阿尔茨海默病(AD)是最常见的痴呆症类型，在世界范围内影响越来越多的个体。根据淀粉样蛋白级联假说，淀粉样蛋白β (Aβ)，如单体、寡聚体、原纤维和斑块，是AD早期发病的主要标志。在动态聚集级联过程中，水溶性Aβ寡聚体在病理生理学上负责突触毒性、炎症、tau过度磷酸化、非纤维化缠结和大脑神经元死亡，导至认知障碍。因此，Aβ寡聚物介导的阿尔茨海默病病理越来越受到关注，以开发未来的诊断和治疗靶点，为AD的早期诊断提供极好的机会。 近日，一组来自韩国的研究团队在杂志Nature Communications上发表了一篇文章。作者设计了一种Q-OB（quinoline-derived half-curcumin-dioxaborine）荧光探针来检测Aβ寡聚体，用于检测早期AD。适当的理化性质和生物相容性，使Q-OB在AD转基因小鼠体内获得了良好的Aβ血脑屏障穿透性和体内显像性。将该策略应用于AD患者脑脊液中Aβ自组装动力学的荧光分析，可指导区分AD连续状态，早期诊断AD。这些研究表明，此方法可以扩大目前可用的阿尔茨海默病早期临床前诊断平台的潜力，有助于破坏病理进展和制定适当的治疗策略。 图片来源：Nature Communications 主要内容 Q-OB荧光探针的设计 为了获得对Aβ寡聚体的良好荧光响应，作者合理设计了Q-OB探针，使探针对Aβ寡聚体具有良好的结合亲和力，血脑屏障穿透性的亲脂性，并提高了水溶性(如下图)。
Q-OB荧光探针。图片来源：Nature Communications Q-OB荧光探针的表征 Q-OB对Aβ寡聚体的识别有相对优势。Aβ1-42寡聚体相比Aβ1-40和Aβ1-42单体、Aβ1-40和Aβ1-42原纤维，荧光有显著增强，这表明Q-OB与Aβ1-42寡聚体的相互作用比其他寡聚体更有效地实现了显著的荧光发射(图b)。通过测定各Aβ1-42物种Q-OB的检测限，寡聚体、单体和纤维聚集体的检测限分别为0.57, 25.27和26.82nM（图d）。此外，在各实验条件下，Q-OB的荧光强度只随Aβ1-42寡聚物发生变化，完全独立于潜在的干扰物比如p-Tau、白蛋白等。 这些动力学结果证实了Q-OB在Aβ聚集过程的早期阶段对Aβ寡聚体形成的独特响应，且有良好的敏感性和特异性。
Q-OB荧光探针的表征。图片来源：Nature Communications 分子相互作用的鉴定 Q-OB主要与Aβ1-42中心疏水区(14-21)和C端(29-42)相互作用，这两个区域在聚集过程中起重要作用（图a）。Q-OB对Aβ寡聚体的偏爱是由于在Aβ寡聚体组装成成熟原纤维之前，其表面短暂出现了暴露的疏水区域。这些结果表明Q-OB主要与大于100 kDa的Aβ1-42寡聚物相互作用，表明其组装超过了二十二聚体。
Q-OB结合 Aβ1-42残基的鉴定。 图片来源：Nature Communications 5xFAD转基因小鼠与AD患者的脑组织成像 作者通过脑组织成像实验深入研究了Q-OB对Aβ聚集体的检测能力。用Q-OB和抗Aβ抗体6E10对脑组织进行共染色，发现明显的Aβ积累，且阳性染色表现出明显的共定位(图a)。这些结果表明Q-OB染料并不局限于检测转基因AD小鼠大脑中的Aβ寡聚体。Q-OB同样能染色人脑组织中的Aβ聚集体，且标记并不局限于Aβ寡聚体，而且纤维沉积物也可以被染色。
转基因小鼠与AD患者的脑组织成像。 图片来源：Nature Communications 体内光学成像应用的可行性 为了探索Q-OB在体内光学成像应用的可行性，将Q-OB静脉注射到小鼠体内后，Q-OB可以有效地定位到大脑中，这表明Q-OB可以用作潜在的脑生物标志物显像剂。使用体内成像系统(IVIS)进行图像采集，以可视化体内Aβ沉积。结果显示野生型以及不同月龄的AD小鼠显示出显著不同的荧光强度(图e)。
Q-OB在体内光学成像应用的可行性。 图片来源：Nature Communications 脑脊液体外早期诊断AD的临床应用 采用Q-OB对CN（非痴呆对照组）、MCI（轻度认知障碍）和ADD（阿尔茨海默病痴呆）脑脊液样品进行共孵育荧光动力学分析。结果表明，通过使用CSF无法区分MCI和ADD，而CN与其他两种病理状态(MCI和ADD)之间存在显著差异（图b），这表明此方法可以在临床应用中诊断CN到MCI的病理进展。且Q-OB检测显示与AD患者CSF标志物Aβ1-42, p-Tau181和t-Tau的诊断有显著相关性。
Q-OB检测脑脊液生物标志物的浓度。 图片来源：Nature Communications 总结与讨论 为了对AD进行有效的早期诊断，作者设计了一种有效的荧光探针Q-OB，可以选择性地检测Aβ寡聚体，这种探针在成本效益、反应速度快、方便等方面具有医学上的应用价值。高分子量寡聚体(>100 kDa)的疏水中心和C端区域的主要片段为潜在的Aβ寡聚体，明确了Q-OB与Aβ寡聚体之间的分子相互作用。利用Q-OB的血脑屏障穿透性和生物相容性，在体内显像成功地显示了5xFAD转基因AD模型小鼠的Aβ水平。最终，Q-OB检测显示与AD患者CSF标志物(即Aβ1-42, p-Tau181和t-Tau)的诊断有显著相关性。作者相信，这些结果可以促进临床诊断应用于疾病早期诊断和AD的Aβ寡聚物相关病理的基础研究。 |
/3 
浙公网安备33010802005999号 
