湖北中醫(yī)藥大學(xué)&北京大學(xué)：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(yù)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(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的沉積物也會隨著年齡的增長而形成，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)會雜志（JACS）》上的一項新研究中，來自劍橋大學(xué)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(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)，而后者可能促進了Aβ42的聚集。該團隊將細(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(xì)胞的溫度變化，即細(xì)胞內(nèi)生熱效應(yīng)。

在實驗中，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(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。"

該團隊表示， 這是在活細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)Aβ42蛋白的伸長直接導(dǎo)致細(xì)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(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(dǎo)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(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(xué)家們曾認(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β淀粉樣蛋白的進一步聚集。我們認(rèn)為，當(dāng)細(xì)胞中存在不平衡時，例如當(dāng)?shù)矸蹣拥鞍诐舛嚷愿卟㈤_始聚集時，細(xì)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(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)