Nature子刊：早期檢測老年癡呆癥的新方法
日期：2014-12-24 08:52:59
目前還沒有早期檢測阿爾茨海默氏病（老年癡呆癥）的方法，這種疾病影響九分之一、65歲以上的老年人。最近，美國西北大學的一個跨學科小組，開發了一種非侵入性的MRI（核磁共振成像）方法，可以在活體動物中檢測到這種疾病。這種方法能夠在疾病的最早期階段，也就是典型的老年癡呆癥癥狀出現之前，檢測到疾病。
由神經系統科學家William L. Klein和材料科學家Vinayak P. Dravid帶領的研究小組，開發了一種MRI（核磁共振成像）探針，可將一種磁性納米結構（MNS）與抗體配對，它們能找出引起疾病發作的β-淀粉樣腦毒素。由于相關的磁納米結構，累積的毒素在MRI腦掃描中顯示為暗區。
這種檢測分子毒素的能力，有一天可能會使科學家們早點發現故障，并且更好地設計藥物或療法，來對付和監控這種疾病。而且，雖然不是研究的重點，早期的證據表明，MRI探針也可以提高記憶力，通過與毒素結合使它們“帶上手銬”，阻止它們做出進一步的損害。
Klein在1998年首次確定了β淀粉樣蛋白低聚物，他指出：“我們有一種新的腦成像方法，可以檢測出導致阿爾茨海默氏病的毒素。”他是溫伯格藝術與科學學院的神經生物學教授。
Klein說：“利用MRI，我們可以看到毒素附著于大腦中的神經元。我們希望利用這一工具，能早期檢測到這種疾病，并幫助發現能有效消除毒素和改善健康的藥物。”
隨著MRI探針的成功示范，西北大學的研究人員通過對阿爾茨海默氏病進行非侵入性的MRI成像和治療，已經構建了疾病原因和檢測的分子基礎。Dravid早期工作利用MNS作為智能納米技術載體，之后，他將這種磁性納米結構MRI對比增強方法引入靶向腫瘤診斷和治療。
關于阿爾茨海默氏病新診斷方法的細節，發表在12月22日的《Nature Nanotechnology》雜志，Klein和Dravid是本文的共同通訊作者。
阿爾茨海默氏病對于情感和經濟的影響是毀滅性的。根據阿茨海默癥協會的“2014阿茨海默癥疾病事實和數字”顯示，今年這種疾病在美國的直接成本超過2000億美元。到2050年底，隨著嬰兒潮一代人的老齡化，這個成本將是1.1萬億美元。這些數字還沒有考慮照顧者所花費的時間。
這種新的MRI探針技術，能檢測一些不同于常規技術的事情：有毒的β淀粉樣斑塊低聚物，它們發生在阿爾茨海默氏病的一個階段，在這個階段治療干預會很晚。β-淀粉樣蛋白低聚物，現在被廣泛認為是阿爾茨海默氏病發作和隨后記憶喪失的罪魁禍首。
在患病的大腦中，易變的β-淀粉樣蛋白低聚物可攻擊神經元的突觸，破壞記憶，最終導致神經元死亡。隨著時間的推移，β-淀粉樣蛋白積累并開始粘在一起，形成當前探針可靶定的淀粉樣斑塊。在淀粉樣斑塊被檢測到的十多年前，低聚物可能就出現了。
McCormick工程和應用科學學院材料科學教授Dravid說：“通過利用MRI對淀粉樣β低聚物的非侵入性成像，我們向‘在這種疾病最早期階段進行診斷’邁出了重大一步。”
西北大學研究小組研究的一個重要需求是，為新藥開發確定和檢測正確的生物標志物。盡管研究人員付出了巨大的努力，但是目前阿爾茨海默氏病還沒有有效的藥物。
Dravid說：“這種MRI方法可以用來確定一種新藥的效果如何。如果藥物是有效的，你就會希望β淀粉樣蛋白信號下降。”
無毒的MRI探針通過鼻內傳遞到阿爾茨海默氏病小鼠模型，以及沒有該疾病的對照小鼠。在阿茨海默癥小鼠中，大腦MRI掃描可清楚地檢測到存在于海馬體中的毒素。然而，在對照小鼠海馬體中則沒有檢測到暗區。
Klein說，檢測β-淀粉樣蛋白低聚物的能力非常重要，有兩個原因：β淀粉樣蛋白低聚物是損害神經元的毒素，低聚物是疾病過程中第一個故障信號，出現在任何其他病理學之前。
Klein、Dravid和他們的同事還觀察到，即使在接受單劑量的MRI探針之后，阿茨海默癥小鼠的行為會變得更好。
本文共同第一作者、Klein實驗室的研究主任Kirsten L. Viola指出：“雖然這些數據是初步的，但是它們表明探針不僅可用作一種診斷工作，而且也可作為一種治療方法。”
除了活體動物中進行的研究，該研究小組還研究了西北大學認知神經學和阿茨海默癥中心的人腦組織。樣品取自死于阿茨海默癥以及沒有這種疾病的人。在引入MRI探針之后，研究人員在阿茨海默癥患者大腦發現了大塊的暗區，從而表明存在β淀粉樣蛋白低聚物。
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