湖北中醫(yī)藥大學&北京大學：納米傳感器檢測Aβ42診斷阿爾茨海默病!

阿爾茨海默癥（AD）是見的癡呆癥形式。根據(jù)國際阿爾茨海默癥協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，每3秒鐘，就有一位新患者產(chǎn)生，而這一數(shù)字還在隨著人口老齡化攀升。預計到2050年，阿爾茲海默癥患者將增至1.5億以上。然而，由于這種疾病的進展需要很長時間，它對大腦的全面影響也只能通過分析死亡后的腦組織來詳細檢查。因此，急需及早診斷和有效治療或緩解這種疾病的方法。

近30年的普遍觀點認為，大腦中存在的β淀粉樣蛋白（Aβ）和過度磷酸化Tau蛋白組成的神經(jīng)原纖維纏結驅動了阿爾茲海默癥。雖然Aβ肽的大小不同，但以殘基42結尾的肽是的。少量Aβ42的沉積物也會隨著年齡的增長而形成，并且可能與病情有關。

然而，阿爾茲海默研究領域可謂是困難重重，到目前為止的問題是，科學家們?nèi)詿o法理解導致Aβ在大腦中形成的原因。

近日，發(fā)表在《美國化學學會雜志（JACS）》上的一項新研究中，來自劍橋大學的研究團隊發(fā)現(xiàn)，隨著阿爾茲海默癥的病情發(fā)展可能導致大腦細胞嚴重過熱。生熱效應與細胞應激有關，而后者可能促進了Aβ42的聚集。該團隊將細胞經(jīng)歷的這一過程描述為“像煎蛋一樣"，從而破壞了細胞功能。

在這項研究中，研究人員通過使用被稱為熒光聚合物溫度計（FPT）的微型溫度傳感器測到了Aβ42的聚集觸發(fā)了細胞的溫度變化，即細胞內(nèi)生熱效應。

在實驗中，研究人員在人類細胞系中添加淀粉樣β淀粉樣蛋白（Aβ42）以觸發(fā)聚集過程。一旦Aβ42開始形成原纖維的細線，細胞的平均溫度就開始升高，然后它們會以生熱的形式釋放能量。通過抑制Aβ42蛋白在其他細胞中的聚集，研究人員確定了原纖維的形成是細胞生熱的原因。

由于Aβ42蛋白聚集需要大量的能量才能進行，一旦聚集過程開始，就會加速并釋放更多熱量，從而形成更多的聚集物。

研究作者、劍橋大學化學工程與生物技術系化學工程師Chyi Wei Chung說：“一旦聚集物形成，它們就會離開細胞并被鄰近的細胞吸收，從而感染這些細胞中健康的β淀粉樣蛋白。"

該團隊表示， 這是在活細胞中發(fā)現(xiàn)Aβ42蛋白的伸長直接導致細胞平均溫度升高的現(xiàn)象 。

隨后的一項實驗中，研究人員向細胞添加一種小分子化合物MJ040，阻止了Aβ42的聚集，并避免了細胞溫度升高。

研究人員表示，因為MJ040是Aβ42伸長的有效抑制劑，它可以在疾病的后期給藥，從而通過減少Aβ42伸長誘導的生熱來阻止進一步的成核過程。

鑒于上述發(fā)現(xiàn)，該團隊提出，未來的阿爾茨海默癥治療可以將防止β淀粉樣蛋白的聚集視為保持大腦細胞冷卻和存活一種至關重要的方法。

研究人員表示，基于這項研究成果的治療方法還有很長的路要走，但這項研究澄清了圍繞該疾病的一個謎團。科學家們曾認為，細胞變熱可能是由線粒體損傷導致的。

Chung說：“生熱與細胞應激有關，這可能促進β淀粉樣蛋白的進一步聚集。我們認為，當細胞中存在不平衡時，例如當?shù)矸蹣拥鞍诐舛嚷愿卟㈤_始聚集時，細胞溫度也會隨之升高。"

除了實驗外，研究人員還使用計算機模型來評估β淀粉樣蛋白如何在細胞內(nèi)作用以提高溫度，這有助于科學家更全面地了解這種影響數(shù)千萬生命的疾病。

通過上述模型，研究人員希望激發(fā)這一領域的進一步工作，以開發(fā)更準確描述復雜細胞內(nèi)現(xiàn)象的方法。這些現(xiàn)象會導致生物細胞內(nèi)溫度升高，而這可能意味著神經(jīng)退行性變。

來源：傳感器專家網(wǎng)