自动成像技术检测并追踪与阿尔茨海默病有关的大脑蛋白质

β-淀粉样蛋白和tau蛋白是阿尔茨海默病发展过程中在大脑中积累的两种关键的异常蛋白质沉积物,在早期发现它们的积累可以让临床医生在疾病症状发生之前有机会进行干预。

美国科学促进会(AAAS)新闻发布平台《Eurekalert》2月2日消息

由麻省总医院(Massachusetts General Hospital ,MGH)研究人员领导的研究小组现在已经开发出一种自动方法,可以识别和跟踪患者大脑中有害tau蛋白沉积的发展。这项发表在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上的研究可能会导致阿尔茨海默病的早期诊断。

研究于1月20日发表在《Science Translational Medicine》(最新影响因子:16．304)杂志上

“近年来,虽然我们对阿尔茨海默病的理解大大增加了,但迄今为止,许多治疗该病的尝试都以失败告终,这可能是因为在进行医疗干预的阶段,脑损伤已经变得不可逆转,”第一作者、MGH戈登医学影像中心的数据分析师Justin Sanchez说。

为了开发一种用于早期诊断的方法,Sanchez和他的同事们在MGH放射与神经病学系的医学博士Keith A． Johnson的领导下,对通过PET成像获得的β-淀粉样蛋白和tau蛋白的脑图像进行了评估。参与者为 443名参与一些衰老和阿尔茨海默病的观察研究的成年人。参与者的年龄范围很广,有不同程度的β-淀粉样蛋白和认知障碍,从20岁的健康人到临床诊断为阿尔茨海默病痴呆的老年患者。研究人员使用一种自动方法来识别每个PET扫描中最容易出现最初的皮质tau积聚的大脑区域。

“我们假设,将我们的方法应用于PET图像将使我们能够检测到认知正常人群中皮质tau蛋白的初始积累,并跟踪tau蛋白从原始位置向大脑其他区域的扩散,这与β-淀粉样蛋白沉积和阿尔茨海默病的认知障碍有关,”Sanchez解释道。他注意到,皮质tau蛋白在β-淀粉样蛋白的影响下从起源位置扩散到新皮质(neocortical)脑区时,似乎就形成了在阿尔茨海默病中伤害大脑的“子弹”。

这项技术揭示了tau蛋白沉积首先出现在大脑的嗅皮质(rhinal cortex)区域,独立于β-淀粉样蛋白沉积,然后扩散到附近的颞叶新皮质。Sanchez说:“我们观察到,早在58岁时,认知正常的个体在这个起始部位就有皮质tau蛋白的初始积累,但没有β-淀粉样蛋白升高的证据。”

重要的是,当科学家对104名参与者进行为期两年的跟踪研究时,他们发现,在起始点tau蛋白初始水平最高的人,随着时间的推移,在整个大脑中tau蛋白的扩散程度也最高。

研究结果表明,PET对tau蛋白的测量集中在精确的个性化的特定大脑区域,可以预测个体未来tau蛋白积累和随之而来的阿尔茨海默病的风险。在早期发现靶向tau蛋白可能会阻止这种情况或减缓其进展。

Sanchez说:“评估抗tau蛋白疗法疗效的临床试验将受益于自动化、个体化成像方法,以选择易受tau蛋白扩散影响的认知正常个体,从而推动我们的努力,为阿尔茨海默病风险患者提供有效的干预。”

参考文献

Source:Massachusetts General Hospital

Automated imaging detects and tracks brain protein involved in Alzheimer's disease

Reference:

Sanchez JS, Becker JA, Jacobs HIL, Hanseeuw BJ, Jiang S, Schultz AP, Properzi MJ, Katz SR, Beiser A, Satizabal CL, O'Donnell A, DeCarli C, Killiany R, El Fakhri G, Normandin MD, Gómez-Isla T, Quiroz YT, Rentz DM, Sperling RA, Seshadri S, Augustinack J, Price JC, Johnson KA． The cortical origin and initial spread of medial temporal tauopathy in Alzheimer's disease assessed with positron emission tomography． Sci Transl Med． 2021 Jan 20;13(577):eabc0655． doi: 10．1126/scitranslmed．abc0655． PMID: 33472953．

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