新型无创MRI技术可及早发现阿尔茨海默氏病

磁性纳米结构探针（红色）检测到与培养的海马神经元结合的荧光淀粉样β低聚物（绿色），其准确度超过90％。（改编自Viola et al。，Nature Nanotechnology，2014.）

一项新发表的研究详细介绍了将磁性纳米结构与抗体配对的新型MRI探针如何能够及早发现阿尔茨海默氏病。

伊利诺伊州埃文斯顿-目前尚无早期发现阿尔茨海默氏病的方法，该疾病影响65岁以上的人中的九分之一。现在，西北大学的科学家和工程师跨学科团队开发了一种非侵入性MRI方法，可以检测活体动物的疾病。而且它可以在疾病的最早阶段做到这一点，远早于典型的阿尔茨海默氏病症状出现。

由神经科学家威廉·克莱因（William L.这种病。由于相关的磁性纳米结构，累积的毒素在大脑的MRI扫描中显示为暗区。

这种有能力检测分子毒素的能力可能有一天使科学家既可以及早发现问题，又可以设计出更好的药物或疗法来对抗和监测这种疾病。并且，尽管不是研究的重点，但早期证据表明，MRI探针也可以通过与毒素结合以使其“被戴上手铐”造成进一步的损害来改善记忆。

克莱因说：“我们有了一种新的大脑成像方法，可以检测出导致阿尔茨海默氏病的毒素。”他于1998年首次发现淀粉样蛋白β寡聚物。他是温伯格文理学院的神经生物学教授。

克莱因说：“使用核磁共振成像，我们可以看到与大脑神经元相连的毒素。”“我们希望使用该工具尽早发现这种疾病，并帮助确定可以有效消除毒素并改善健康的药物。”

随着MRI探头的成功演示，西北研究人员现在已经确定了病因的分子基础，通过无创MR成像进行检测以及治疗阿尔茨海默氏病。Dravid在早先利用MNS作为针对目标癌症诊断和治疗的智能纳米技术载体的工作之后，为阿尔茨海默氏症患者介绍了这种磁性纳米结构MRI对比增强方法。（MNS的直径通常为10到15纳米；一纳米是十亿分之一米。）

新的阿尔茨海默氏病诊断方法的详细信息由《自然纳米技术》杂志发表。Klein和Dravid是共同通讯的作者。

阿尔茨海默氏病的情感和经济影响是毁灭性的。根据阿尔茨海默氏病协会的“ 2014年阿尔茨海默氏病事实和数据”，今年该疾病在美国的直接损失超过2000亿美元。到2050年，随着婴儿潮一代的衰老，这一成本预计将达到1.1万亿美元。而且这些ps不能解决护理人员的损失时间。

这项新的MRI探针技术正在检测与传统技术不同的东西：有毒的淀粉样β寡聚物而不是斑块，这种斑块发生在阿尔茨海默氏病治疗干预的后期。现在普遍认为，淀粉样β低聚物是阿尔茨海默氏病发作和随后记忆力减退的罪魁祸首。

在患病的大脑中，可移动的淀粉样β低聚物攻击神经元的突触，破坏记忆，最终导致神经元死亡。随着时间的流逝，淀粉样蛋白β逐渐积累并开始粘附在一起，形成了当前探针靶向的淀粉样蛋白斑块。在发现噬菌斑之前，低聚物可能会出现十多年。

麦考密克工程与应用科学学院材料科学与工程教授亚伯拉罕·哈里斯（Abraham Harris）材料科学与工程学教授德拉维德（Dravid）说：“通过MRI对β淀粉样蛋白低聚物进行无创成像是朝着诊断这种衰弱性疾病迈出的一大步。

西北研究团队的主要需求是-为新药发现识别和检测正确的生物标记。尽管付出了巨大的努力，但尚无有效的药物可治疗阿尔茨海默氏病。

Dravid说：“这种MRI方法可以用来确定新药的功效。”“如果一种药物有效，那么您会希望淀粉样β信号下降。”

无毒的MRI探针经鼻内递送给患有阿尔茨海默氏病的小鼠模型和无此疾病的对照动物。在患有阿尔茨海默氏症的动物中，大脑的MRI扫描可以清楚地在海马体中发现毒素的存在。然而，对照组的海马中没有发现暗区。

Klein说，检测淀粉样β低聚物的能力很重要，原因有两个：淀粉样β低聚物是损害神经元的毒素，而寡聚物是疾病过程中出现麻烦的第一个迹象，首先出现在任何其他病理学上。

克莱因，德拉维德及其同事还观察到，即使接受了单剂量的MRI探针，患有阿尔茨海默氏症的动物的行为也得到了改善。

该研究的第一作者，克莱因实验室的研究经理Kirsten L. Viola说：“虽然初步，但数据表明该探针不仅可以用作诊断工具，还可以用作治疗剂。”

除了对活体动物的研究外，研究小组还研究了西北地区认知神经病学和阿尔茨海默氏病中心的人脑组织。样本来自死于阿尔茨海默氏病的人和未患该病的人。引入MRI探针后，研究人员看到了阿尔茨海默氏症大脑中较大的深色区域，表明存在淀粉样蛋白β低聚物。

国立卫生研究院（拨款AG022547，AG029460和AG045637），国立卫生研究院老龄研究所（拨款1R21AG045637-01A1）和百特医疗保健公司为该研究提供了支持。

该论文的标题是“迈向早期阿尔茨海默氏病的非侵入性诊断成像”。

除了克莱因，德拉维德和中提琴之外，该论文的其他作者来自西北大学。巴西圣卡塔琳娜联邦大学；伊利诺伊州数学与科学学院；和北岸大学卫生系统。

出版物：Kirsten L. Viola等人，“迈向早期阿尔茨海默氏病的非侵入性诊断成像”，《自然纳米技术》（2014年）； doi：10.1038 / nnano.2014.254

图像：Viola等人，《自然纳米技术》，2014年