像赵大爷这样的患者,我国还有500多万例,这是今年发布的《中国帕金森病报告2025》(简称《报告》)提供的统计和测算数据,目前,我国的帕金森病患者数量已经占到了全球患者数量的43.14%[1],发病率也高于全球平均水平。
帕金森病的病理特征为黑质多巴胺能神经元内异常的α-突触核蛋白(α-syn)聚集,形成路易小体和路易神经突。针对α-syn的检测和以此为靶点的治疗药物开发十分紧迫。
病理状态下,α-syn会在Ser129位点发生磷酸化(pS129),有超过90%的α-syn是磷酸化形式,它们在正常状态下仅占少数[2]。因此,无论是诊断性检测,还是药物研发过程中的疗效验证,针对总α-syn和pS129形式的检测都至关重要。
虽然目前我们已经有了一些可用的检测抗体,但是许多商业化检测抗体是针对人类α-syn设计的,而小鼠的α-syn在氨基酸序列上与人类略有不同,这导致它们在小鼠中的识别效率低,灵敏度差。传统检测方法如Western blot和ELISA也面临着灵敏度不理想的问题,尤其是在蛋白表达量低的情况下。
为此,来自澳大利亚悉尼大学的研究团队与瑞孚迪合作,对AlphaLISA SureFire Ultra总α-syn和磷酸化α-syn检测试剂盒进行了改良,使其既能识别人类,也能识别小鼠的α-syn,包括总量和磷酸化形式,并通过EnVision多功能酶标仪实现了高灵敏度信号读取。
AlphaLISA SureFire Ultra检测系统的设计概念示意图
研究团队将结果发表在了《自然》旗下的《npj 帕金森病》杂志上[3]。他们发现,改良后的试剂盒能够在体外实验、复杂的细胞裂解液以及脑组织提取物中,对人类和小鼠的野生型和pS129形式的α-syn进行稳定且高灵敏度的定量检测。
此外,他们还引入了一种聚集型α-syn的ELISA检测方法与两种试剂盒检测相结合,首次展示了野生型小鼠接种α-syn预制原纤维(PFFs)后,其脑内α-syn在总量、磷酸化状态、聚集程度以及亚细胞分布方面发生的变化,为突触核蛋白病的研究打开了“一扇视野更广阔的窗”。
在改良的过程中,研究团队筛选了5种新抗体组合,其中最佳组合在识别人类和小鼠的pS129 α-syn时的检测限(LoD)可以低至0.02-0.04 pg/mL,最低定量限(LLoQ)也达到0.04-0.08 pg/mL;总α-syn的数据分别为0.04-0.09 pg/mL和0.1-0.5 pg/mL。总体来说,灵敏度提升5-20倍。
在后续的实验中,研究人员分别在脑组织和细胞裂解液这两种不同类型的样本中进行了验证,发现新的检测盒均能保持高灵敏度,且识别α-syn的特异性强,具有可重复性。另外,由于不同脑区的组织成分也可能会干扰检测结果,因此,研究人员评估了脑组织样本中的“基质效应”,发现高倍稀释可有效消除干扰,保证了检测的准确性。
在验证了新的检测盒的高灵敏度和可用性后,研究人员将它们与聚集型α-syn ELISA相结合,系统性地展示了在帕金森病小鼠模型大脑内α-syn的多维度变化。
首先
在不同脑区中,α-syn的空间分布不同,运动皮层、杏仁核等边缘系统区域病理负担最重,高病理区域的pS129 α-syn水平升高,总α-syn下降。
其次
在亚细胞分布上,正常状态下,α-syn主要分布在可溶性组分中,而病理状态下,pS129 α-syn大量转移至不溶性组分,表明pS129 α-syn聚集性更强,即磷酸化的α-syn更容易形成聚集体。
高、中和无病理区域的免疫荧光表征(b)
高、中和无病理区域的pS129 α-syn(c)、总α-syn(d)和pS129 α-syn百分比(e)定量结果
最后
研究人员探讨了α-syn聚集与pS129修饰之间的关系,发现高病理区域的pS129 α-syn单体减少,多聚体增加,而聚集量与pS129之间没有相关性,这意味着,病理发展中的α-syn聚集和磷酸化可能是两个相对独立的过程。
这一发现挑战了以往“磷酸化促进聚集”的假设,以及通过抑制pS129来阻止聚集的治疗策略可能需要重新评估。
综上所述,这项研究展示了改良的AlphaLISA SureFire Ultra和BioLegend ELISA技术在检测α-syn总量、磷酸化状态及聚集形式方面的强大能力,填补了小鼠α-syn检测工具的不足,为此后研究中使用非转基因小鼠模型进行病理研究奠定了基础,并且也初步揭示了脑区病理易感性与蛋白分布机制,为理解病理蛋白的细胞内动态提供了新视角。
未来,改良的AlphaLISA SureFire Ultra和BioLegend ELISA技术将在帕金森病等突触核蛋白病的机制研究、药物筛选与疗效评估、生物标志物开发,以及跨物种研究与疾病模型优化中发挥广泛作用。
参考文献
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