檢測脊髓液中的蛋白質團塊是檢測阿爾茨海默病的傳統方法，但它並不能提供有關該疾病階段的信息。在一項新的研究中，研究人員能夠利用原子力顯微鏡對該疾病進行分期，以觀察這些結塊的大小和形狀，這可能提供一種更早檢測這種衰弱疾病的方法。

腦脊液（CSF）是一種環繞大腦和脊髓的透明液體，提供營養物質，並作為一個水狀緩衝物保護這些結構不受傷害。

CSF可以被分析以測量不同物質和細胞的水平或濃度，從而診斷出影響中樞神經系統的疾病。CSF分析是診斷神經退行性疾病的關鍵，包括阿爾茨海默氏病。特別感興趣的是兩種病理蛋白：導致腦細胞（神經元）”纏結”的tau和導致神經元斑塊的澱粉樣β；兩者都是該疾病的標誌。

瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（EMPA）的研究人員研究了阿爾茨海默病患者腦脊液中聚集的tau和澱粉樣β蛋白束（稱為纖維），希望能開發出一種早期檢測阿爾茨海默病的方法。

目前檢測阿爾茨海默病的方法是分析CSF中這些致病蛋白的存在和數量。作為生物標誌物，它們的用途有限，因為它們不能提供關於蛋白質的大小和形狀（形態）的信息，而這是確定疾病有多晚的關鍵。

在目前的研究中，研究人員使用原子力顯微鏡（AFM）來觀察33名患有不同程度認知障礙（從輕度到晚期癡呆）的人的CSF中的蛋白質纖維。

AFM是一種強大的技術，幾乎可以對任何表麵類型成像，包括生物樣本。使用連接在矽探針上的非常鋒利的尖端，可以逐行拍攝樣品的圖像。對這項研究來說，重要的是AFM使研究人員能夠在不破壞蛋白質的情況下對其進行納米級的檢查。

CSF提取和分析過程的示意圖。脊髓液被收集（左），然後沉積到液體細胞內的金基上（右），在那裡用原子力顯微鏡對蛋白質（紅色和綠色）進行成像（不按比例）。

通過分析蛋白質的大小、結構和形狀，以及它們如何凝結在一起，研究人員可以將不同的形態與阿爾茨海默病的特定階段聯繫起來。

該研究的主要作者Peter Nirmalraj說：”雖然在疾病早期階段的人身上只發現了長度約為100納米的短蛋白纖維，但在疾病的後期階段出現了這個長度的倍數的纖維–達到幾微米。”

健康人的腦脊液中沒有纖維素，甚至比癡呆症患者身上的纖維素更短。該研究的發現進一步擴大了我們對阿爾茨海默病如何發展的認識，並提供了一個新的、更精確的生物標誌物來衡量疾病的進展程度。

研究人員說，使用原子力顯微鏡觀察CSF中蛋白質團塊的特徵，可以與現有的檢測阿爾茨海默病的方法結合使用。

Nirmalraj說：”AFM技術有可能補充傳統的生物標誌物測試，並改善阿爾茨海默病的早期檢測。”新發現可能會幫助開發新的、更有效的藥物來治療這種至今仍無法治癒的疾病。

該研究發表在《通信生物學》雜誌上。