一小時(shí)無(wú)創(chuàng)檢測(cè)阿爾茨海默癥，如何做到的？
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撰文 | 王承志
責(zé)編 | 陳曉雪
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近來(lái)，新加坡國(guó)立大學(xué)助理教授 Huilin Shao 領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一種檢測(cè)阿爾茨海默癥（AD，俗稱老年癡呆）的新技術(shù)，只需對(duì)病人的血液進(jìn)行檢測(cè)，一個(gè)小時(shí)便可得到結(jié)果。該技術(shù)有望在大量人群中對(duì)阿爾茨海默癥進(jìn)行篩查。[1]
當(dāng)前，全世界約有5000萬(wàn)阿爾茨海默癥患者，但據(jù) WHO 預(yù)測(cè)到2050年全球患病總?cè)藬?shù)會(huì)飆升至1.35億，這可能是人類將要面臨的最嚴(yán)重的健康危機(jī)之一。由于阿爾茨海默癥在出現(xiàn)癥狀前有數(shù)年甚至數(shù)十年的潛伏期，因此如何早期診斷是醫(yī)學(xué)界長(zhǎng)久以來(lái)的難題之一。
目前，阿爾茨海默癥的診斷主要靠鑒定β-淀粉樣蛋白（Aβ）的異常積聚。Aβ是細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)，經(jīng)水解后被分解一些短的片段（多肽），其中一些片段沉積在細(xì)胞基質(zhì)中會(huì)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）產(chǎn)生毒性。當(dāng)大量神經(jīng)元死亡時(shí)即會(huì)產(chǎn)生老年癡呆的癥狀。
當(dāng)前，Aβ 的檢測(cè)主要靠?jī)煞N檢測(cè)方法，一種是腦脊髓液樣品檢測(cè)，另一種是通過(guò)使用 PET 掃描儀的腦成像檢測(cè)。前者是有創(chuàng)檢測(cè)，后者花費(fèi)很高，都難以進(jìn)行大規(guī)模篩查。如何能夠無(wú)創(chuàng)且便宜地檢測(cè)異常積聚的 Aβ 是該領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。
Shao 領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種 Aβ 血液檢測(cè)平臺(tái)，命名為APEX（amplified plasmonic exosome，擴(kuò)增的等離子體外泌體）。這種方法通過(guò)檢測(cè)血液中與外泌體結(jié)合的Aβ，其結(jié)果與PET具有很好的相關(guān)性。
與檢測(cè)腦脊液相比，血液中的 Aβ 蛋白濃度很低，實(shí)驗(yàn)表明其血濃度接近常用的ELISA 檢測(cè)法的檢測(cè)濃度極限，因此難以精確定量。并且，檢測(cè)血液中的總 Aβ 蛋白與 PET 檢測(cè)結(jié)果相關(guān)性很低，表明這種方法特異性很差。
研究者猜測(cè)，總Aβ蛋白特異性低的原因可能是血液中特定類型的 Aβ 蛋白才與 AD 相關(guān)。經(jīng)過(guò)篩選，研究者把目光聚焦到一種叫做外泌體（exosome）的物質(zhì)上。
外泌體是細(xì)胞分泌到胞外的囊泡結(jié)構(gòu)，它像一個(gè)集裝箱，攜帶大量貨物，在細(xì)胞間穿梭。不同的外泌體表面有不同的分子標(biāo)記，就像集裝箱上的收貨單，通過(guò)這種方式被特定的細(xì)胞識(shí)別。
研究者首先確定了一些外泌體攜帶有 Aβ 蛋白（圖1）。研究者使用納米孔技術(shù)來(lái)捕獲外泌體，并通過(guò)一種原位酶擴(kuò)增的技術(shù)，將捕獲到的外泌體信號(hào)放大（圖2），并運(yùn)用表面等離子共振來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
圖1：外泌體攜帶有Aβ蛋白。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1
圖2：納米孔捕獲外泌體與原位擴(kuò)增。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1
經(jīng)過(guò)測(cè)試，這種被研究者命名為 APEX 的檢測(cè)方法靈敏度比以前的 ELISA 高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。研究者們用 APEX 方法對(duì)84名受試者的血液進(jìn)行了檢測(cè)。其中有17名AD 患者，18名輕度認(rèn)知障礙（MCI），16名無(wú)認(rèn)知障礙（NCI）的健康人，以及9名血管性癡呆和12名神經(jīng)血管損害的病人。
檢測(cè)結(jié)果顯示，外泌體結(jié)合的 Aβ 蛋白與認(rèn)知程度呈顯著的相關(guān)性，而未與外泌體結(jié)合的 Aβ 蛋白和血漿總 Aβ 蛋白沒(méi)有顯示這種相關(guān)性（圖3），這證實(shí)了研究者之前的猜測(cè)：特定類型的 Aβ 蛋白才與 AD 相關(guān)。
圖3：外泌體結(jié)合的Aβ蛋白與認(rèn)知程度呈顯著的相關(guān)性。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1
為了便于大規(guī)模篩查，研究者將這種檢測(cè)技術(shù)做成了生物芯片（圖4）。每個(gè)芯片可以同時(shí)檢測(cè)60個(gè)樣本，并在1個(gè)小時(shí)左右得到檢測(cè)結(jié)果。研究者對(duì)媒體表示，這種芯片很容易用于大規(guī)模篩查，目前該實(shí)驗(yàn)室正在和商業(yè)公司合作，爭(zhēng)取5年內(nèi)將該成果推向市場(chǎng)。
圖4：可以同時(shí)檢測(cè)60個(gè)樣本的生物芯片。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1
“本文中的診斷技術(shù)如果能夠在臨床上普及，應(yīng)該能為阿爾茨海默癥的早期診斷提供相當(dāng)大的幫助?！敝铝τ诎⒋暮ＤY防治方法的美國(guó)初創(chuàng)公司PEARL Labs的首席科學(xué)家沈穎捷博士評(píng)論說(shuō)。
她指出，阿爾茨海默癥的早期診斷的研發(fā)是和治療方法的研發(fā)同樣重要而且缺一不可的?！澳壳芭R床試驗(yàn)頻頻失敗的諸多原因之一就包括缺乏精準(zhǔn)的早期診斷，也就是在病人出現(xiàn)認(rèn)知衰退的癥狀之前的精準(zhǔn)而且低耗資的實(shí)用診斷方法?！?/span>
值得一提的是，6月底，瑞典隆德大學(xué)（Lund University）的研究人員與制藥企業(yè)羅氏合作，也發(fā)表了另一種利用血液檢測(cè) Aβ 蛋白的方法，并將于今年秋季開展較大規(guī)模的臨床試驗(yàn) [2]。
沈穎捷進(jìn)一步評(píng)論說(shuō)，可靠性和敏感性強(qiáng)而且又能普及應(yīng)用的早期診斷方法或許有可能讓之前一些臨床試驗(yàn)中失敗的藥物“起死回生”。“當(dāng)然，如果我們對(duì)阿爾茨海默癥的生物標(biāo)記物（biomarker）的研發(fā)能夠在生物信號(hào)通路上達(dá)到Aβ生成的更上游，將對(duì)疾病的預(yù)防和治療提供更大的應(yīng)用價(jià)值?！鄙蚍f捷說(shuō)。
參考文獻(xiàn)：
[1]. Lim C Z J, Zhang Y, Chen Y, et al. Subtyping of circulating exosome-boundamyloid β reflects brain plaque deposition[J]. Nature communications, 2019,10(1): 1144.
[2]. Palmqvist S, Janelidze S, Stomrud E, et al. Performance of Fully AutomatedPlasma Assays as Screening Tests for Alzheimer Disease–Related β-AmyloidStatus[J]. JAMA neurology, 2019.
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