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來(lái)源：生物探索

血液外泌體逐漸成為診斷腦部疾病如阿爾茨海默病（AD）的潛在生物標(biāo)志物。目前缺乏一種超靈敏技術(shù)來(lái)在血液外泌體中識(shí)別核心AD生物標(biāo)志物，以優(yōu)化生物標(biāo)志物在臨床實(shí)踐中的應(yīng)用。

2024年3月27日，華中科技大學(xué)駱海明團(tuán)隊(duì)在Science Advances 發(fā)表題為“Sensitive detection of multiple blood biomarkers via immunomagnetic exosomal PCR for the diagnosis of Alzheimer’s disease”的研究論文，該研究開(kāi)發(fā)了一種免疫磁外泌體聚合酶鏈反應(yīng)（iMEP）平臺(tái)，利用DNA偶聯(lián)的抗體快速檢測(cè)臨床血液外泌體中的淀粉樣蛋白-β（Aβ_1–40和Aβ_1–42）和磷酸化tau（p-tau^396,404和p-tau¹⁸¹）。

趾環(huán)移位（toehold shift）介導(dǎo)的DNA親和拉降消除了高檢測(cè)背景，使得可以檢測(cè)到濃度低至10飛克/毫升的生物標(biāo)志物。使用iMEP檢測(cè)方法，與外泌體p-tau¹⁸¹和p-tau^396,404相比，外泌體Aβ_1–42在區(qū)分AD患者和健康個(gè)體方面更為準(zhǔn)確，靈敏度為95.0％，特異度為95.0％。iMEP技術(shù)還能夠熟練量化與疾病發(fā)病機(jī)制相關(guān)的不同外泌體生物標(biāo)志物水平。

阿爾茨海默病（AD）是一種逐漸發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其特征是淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)。AD的病理過(guò)程涉及Aβ斑塊（A）、tau纏結(jié)（T）和進(jìn)行性神經(jīng)退行性（N）的聚集。此外，它們的組合ATN框架允許對(duì)AD進(jìn)行診斷和分期。目前，對(duì)AD的臨床評(píng)估越來(lái)越依賴于神經(jīng)病理學(xué)驗(yàn)證的生物標(biāo)志物Aβ和tau。AD病理學(xué)驗(yàn)證的生物標(biāo)志物包括Aβ和磷酸化tau正電子發(fā)射斷層掃描（PET）、腦脊液（CSF）Aβ_1–42/Aβ_1–40比率、CSF中Aβ_1–42、總tau（t-tau）以及Thr181磷酸化tau（p-tau¹⁸¹）的濃度。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了神經(jīng)影像學(xué)和CSF生物標(biāo)志物用于AD的早期診斷，但是它們的高成本、有限的可及性和侵入性限制了它們作為一線AD診斷工具的使用。使用基于血液的生物標(biāo)志物可以實(shí)現(xiàn)低成本、廣泛可用和無(wú)創(chuàng)的AD早期診斷。因此，通過(guò)血液檢測(cè)進(jìn)行AD篩查將是邁向早期干預(yù)、減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)的重要一步。

越來(lái)越多的證據(jù)支持使用血液生物標(biāo)志物進(jìn)行AD的早期微創(chuàng)檢測(cè)和鑒別診斷。已報(bào)道血漿Aβ_1–42、p-tau²³¹、p-tau¹⁸¹和p-tau²¹⁷與CSF同源物呈正相關(guān)，并在臨床前AD中明顯改變。值得注意的是，血液神經(jīng)元來(lái)源的外泌體中的Aβ_1–42、t-tau和p-tau¹⁸¹水平已被證明能夠區(qū)分臨床診斷為AD的個(gè)體和健康個(gè)體或其他類型癡呆癥的個(gè)體。血液外泌體是由活細(xì)胞分泌到循環(huán)血液中的細(xì)胞外囊泡，是細(xì)胞間通訊的重要介質(zhì)，并可以通過(guò)傳遞其蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸分子等載體來(lái)反映腦的生理和疾病狀態(tài)。鄭等人發(fā)現(xiàn)注射到AD小鼠體內(nèi)的外泌體富集在大腦中的Aβ斑塊周?chē)?，表明外泌體參與了斑塊形成。因此，作者推測(cè)血液外泌體是AD發(fā)病機(jī)制中的重要參與者，并具有作為AD診斷標(biāo)志物的潛力。

已廣泛報(bào)道了使用不同分析策略對(duì)血液外泌體進(jìn)行分析，如微流控技術(shù)、質(zhì)譜分析、酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）和超敏單分子陣列（Simoa）。盡管已報(bào)道血漿神經(jīng)元外泌體可作為AD的生物標(biāo)志物，但缺乏特異性分離和提取方法限制了神經(jīng)元外泌體的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用。血液外泌體分離技術(shù)日趨成熟，但目前還沒(méi)有關(guān)于基于檢測(cè)血液外泌體中AD核心生物標(biāo)志物的AD診斷的報(bào)道。這可能是由于血液外泌體的異質(zhì)性以及在高靈敏度下檢測(cè)血液外泌體中生物標(biāo)志物的困難。

iMEP檢測(cè)血液外泌體生物標(biāo)志物的示意圖（Credit: Science Advances）

該研究描述了一種敏感的檢測(cè)平臺(tái)，稱為免疫磁性外泌體聚合酶鏈反應(yīng)（iMEP），用于快速檢測(cè)核心阿爾茨海默病生物標(biāo)志物（Aβ_1–42、Aβ_1–40、p-tau^396,404和p-tau¹⁸¹），該平臺(tái)可以富集血液外泌體并靈敏檢測(cè)多種血液生物標(biāo)志物。iMEP系統(tǒng)集成了血液外泌體的免疫磁性富集、外泌體上生物標(biāo)志物的免疫識(shí)別以及實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)。

該研究應(yīng)用了toehold置換介導(dǎo)的DNA親和拉降技術(shù)來(lái)純化富集的外泌體結(jié)合抗體的DNA-抗體共軛物。由于夾心ELISA的特異性和PCR信號(hào)增強(qiáng)的結(jié)合，iMEP相應(yīng)于富集的外泌體結(jié)合抗體的DNA共軛物可以可靠地檢測(cè)到濃度低至10 fg/ml的目標(biāo)分析物。該方法可以在血液外泌體中選擇性地識(shí)別各種阿爾茨海默病相關(guān)的生物標(biāo)志物，并通過(guò)估計(jì)血液外泌體中的AD生物標(biāo)志物水平來(lái)區(qū)分臨床診斷為AD的患者和健康個(gè)體。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm3088