通过蛋白质组学研究阿尔茨海默病

近 120 年前，阿洛伊斯·阿尔茨海默（Alois Alzheimer）报告了他通过研究一位我们现在所说的“阿尔茨海默病”患者的大脑所得到的结果，目前研究人员仍在努力了解这种疾病以及它如何影响大脑功能。

西北太平洋国家实验室

2023年2月20日消息

在美国西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory，PNNL），科学家们正在研究与大脑退行性疾病（如阿尔茨海默病）相关的蛋白质，以帮助解开这些谜团。

他们的研究领域被称为“蛋白质组学”（Proteomics），专注于探索蛋白质的相互作用、功能、组成和结构。他们的发现最终会使这种疾病和其他疾病的诊断、治疗和预防变得更容易。

例如，我们不知道为什么有些人的大脑有阿尔茨海默病的神经病理迹象，但他们的大脑可以继续正常运作，而另一些人则遭受失智症的影响。

作为全国各地医学院合作网络的一部分，PNNL 的科学家们正在分析之前从 1，800 多人身上采集的血液样本和脑组织。他们的研究试图从大数据集中确定分子水平的模式，以了解导致失智症进展的原因。

研究人员准备将样本放入质谱仪中进行蛋白质组学分析

更具体地说，他们正在努力识别在大脑抵御疾病影响的能力中起作用的蛋白质，这种能力被称为认知弹性（Cognitive Resilience）。

研究蛋白质可以为理解疾病提供宝贵的线索，因为这些复杂的分子几乎控制着细胞活动的每一个方面。每天有近 20，000 种蛋白质在工作以维持我们的生命，每种蛋白质都由数百种化学成分组成。

在蛋白质组装过程中，是什么导致了不完美，以及这些不完美是如何导致一系列疾病的，我们还需要了解很多。例如，在阿尔茨海默病中，一些症状是由于蛋白质形状的变化导致它们不能正常工作。

研究人员及其合作者为 1，800 例患者中的每例及其失智症进展生成了分子水平的图谱。通过分析这些图谱，科学家们确定了患者大脑和血液中蛋白质和其他分子的三种不同变化模式。这些模式可以帮助预测疾病的严重程度和未来的症状。他们的研究还揭示了可能使个体倾向于这些模式的遗传因素。

通过更多地了解哪些患者具有更高的认知弹性及其原因，这样的研究有助于推进潜在的阿尔茨海默病治疗，这些治疗以帮助大脑预防失智症的特定蛋白质为靶点。

这项研究依赖于 PNNL 分析大数据集的计算能力和蛋白质组学能力，包括用于生成数据的强大科学仪器。其中最重要的是EMSL的质谱仪，环境分子科学实验室，能源部科学办公室在 PNNL 的用户设施。科学家们使用质谱仪来鉴定和表征蛋白质。

例如，大脑中有一种蛋白质，β－淀粉样蛋白，会聚集在一起并沉积在阿尔茨海默病患者的大脑中，尽管没有人知道原因。这些被称为斑块的沉积物最初是由阿尔茨海默发现的，最初被认为是大脑功能恶化的原因。

然而，靶向 β－淀粉样蛋白的试验已失败，这意味着情况更为复杂。这一蛋白质片段的真正作用尚不清楚。

在一项研究中，该团队检查了捐赠用于研究的 1，000 多个大脑中不同形式的 β－淀粉样蛋白。他们只仔细观察了那些没有斑块沉积证据的人，发现了高水平的可溶性相同蛋白质与认知能力下降的速度之间的相关性。

这些结果提示涉及 β－淀粉样蛋白的其他机制影响认知。

像 PNNL 这样的基础研究正在帮助我们理解阿尔茨海默病和其他疾病复杂的内部运作。那些推动科学发现的人，以及他们的贡献如何给我们带来了更长寿、更健康的生活的希望，令人深受鼓舞。

创立于1965年的西北太平洋国家实验室

参考文献

Source：Pacific Northwest National Laboratory

PNNL Scientists Work To Understand Alzheimer’s， Degenerative Brain Disorders

https：／／www．pnnl．gov／news－media／pnnl－scientists－work－understand－alzheimers－degenerative－brain－disorders

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