湖北中醫(yī)藥大學(xué)&北京大學(xué)：納米傳感器檢測(cè)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(huì)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(yù)計(jì)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(jìn)展需要很長(zhǎng)時(shí)間，它對(duì)大腦的全面影響也只能通過分析死亡后的腦組織來詳細(xì)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(diǎn)認(rèn)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(jié)驅(qū)動(dòng)了阿爾茲海默癥。雖然Aβ肽的大小不同，但以殘基42結(jié)尾的肽是的。少量Aβ42的沉積物也會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而形成，并且可能與病情有關(guān)。

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

近日，發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志（JACS）》上的一項(xiàng)新研究中，來自劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，隨著阿爾茲海默癥的病情發(fā)展可能導(dǎo)致大腦細(xì)胞嚴(yán)重過熱。生熱效應(yīng)與細(xì)胞應(yīng)激有關(guān)，而后者可能促進(jìn)了Aβ42的聚集。該團(tuán)隊(duì)將細(xì)胞經(jīng)歷的這一過程描述為“像煎蛋一樣"，從而破壞了細(xì)胞功能。

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

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員在人類細(xì)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(xì)線，細(xì)胞的平均溫度就開始升高，然后它們會(huì)以生熱的形式釋放能量。通過抑制Aβ42蛋白在其他細(xì)胞中的聚集，研究人員確定了原纖維的形成是細(xì)胞生熱的原因。

由于Aβ42蛋白聚集需要大量的能量才能進(jìn)行，一旦聚集過程開始，就會(huì)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(xué)化學(xué)工程與生物技術(shù)系化學(xué)工程師Chyi Wei Chung說：“一旦聚集物形成，它們就會(huì)離開細(xì)胞并被鄰近的細(xì)胞吸收，從而感染這些細(xì)胞中健康的β淀粉樣蛋白。"

該團(tuán)隊(duì)表示， 這是在活細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)Aβ42蛋白的伸長(zhǎng)直接導(dǎo)致細(xì)胞平均溫度升高的現(xiàn)象 。

隨后的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員向細(xì)胞添加一種小分子化合物MJ040，阻止了Aβ42的聚集，并避免了細(xì)胞溫度升高。

研究人員表示，因?yàn)镸J040是Aβ42伸長(zhǎng)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(zhǎng)誘導(dǎo)的生熱來阻止進(jìn)一步的成核過程。

鑒于上述發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)隊(duì)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(xì)胞冷卻和存活一種至關(guān)重要的方法。

研究人員表示，基于這項(xiàng)研究成果的治療方法還有很長(zhǎng)的路要走，但這項(xiàng)研究澄清了圍繞該疾病的一個(gè)謎團(tuán)?？茖W(xué)家們?cè)J(rèn)為，細(xì)胞變熱可能是由線粒體損傷導(dǎo)致的。

Chung說：“生熱與細(xì)胞應(yīng)激有關(guān)，這可能促進(jìn)β淀粉樣蛋白的進(jìn)一步聚集。我們認(rèn)為，當(dāng)細(xì)胞中存在不平衡時(shí)，例如當(dāng)?shù)矸蹣拥鞍诐舛嚷愿卟㈤_始聚集時(shí)，細(xì)胞溫度也會(huì)隨之升高。"

除了實(shí)驗(yàn)外，研究人員還使用計(jì)算機(jī)模型來評(píng)估β淀粉樣蛋白如何在細(xì)胞內(nèi)作用以提高溫度，這有助于科學(xué)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(lǐng)域的進(jìn)一步工作，以開發(fā)更準(zhǔn)確描述復(fù)雜細(xì)胞內(nèi)現(xiàn)象的方法。這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致生物細(xì)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)