通过光谱X射线技术了解阿尔茨海默病的进展
一项研究表明，通过一种无创的新型X射线技术可以估计大脑中β-淀粉样蛋白的多少从而了解阿尔茨海默病的进展情况。
《Medical Xpress》12月24日消息
马里兰大学（University of Maryland，UMD）和美国食品药品监督管理局（FDA）的研究人员正在共同开发一种基于X射线的新技术，该技术有可能在临床前阶段加深对阿尔茨海默病的了解。该小组的直接目标是开发一种非侵入性的方法来快速测量大脑中淀粉样斑块的数量，这已经被发现与阿尔茨海默病的进展相对应。研究人员的研究成果最近发表在《科学报告》（Scientific Reports）杂志上。
研究于11月25日发表在《Scientific Reports》（最新影响因子：3.998）杂志上
在健康的人脑中，数以亿计的称为神经元的特殊细胞通过电和化学信号相互传递信息，从而协调人体的几乎所有功能。阿尔茨海默病会破坏这些沟通渠道，导致功能丧失和细胞死亡。这些破坏通常首先发生在大脑中与记忆有关的区域，但随着时间的流逝，它们还会影响控制语言、推理、沟通、活动能力和其他生活必需功能的区域。
长期以来，科学家一直将大脑中蛋白质碎片（β-淀粉样蛋白）的积累与阿尔茨海默病联系起来。尽管仍然有很多问题围绕着究竟是什么导致β-淀粉样蛋白在大脑中形成斑块，但有效测量这种堆积的能力可能为患者的疾病进展和治疗方法提供新的思路。
马里兰大学
“在这项工作中，我们使用光谱X射线技术来捕获大脑深处β-淀粉样蛋白聚集物的相干X线散射特征，而不需要注射显影剂，”Fischell生物工程系(BIOE)兼职教授Aldo Badano说，他是这篇《科学报告》论文的通讯作者。除了BIOE的任命，Badano还担任了FDA科学与工程实验室办公室(OSEL)的设备和放射健康中心(CDRH)的成像、诊断和软件可靠性部门的副主任。
当前测量这种淀粉样蛋白负荷的方法面临重大缺陷。阿尔茨海默病中淀粉样蛋白负荷的研究仅限于事后分析，或者它们需要使用资源密集型PET或MRI扫描，而这些扫描需要注射放射性示踪剂或造影剂。另外，当前用于研究体内淀粉样蛋白负荷的方法缺乏以足够高的特异性和分辨率递送图像以完全了解疾病进展的能力。
认识到这一点，Badano与BIOE校友Eshan Dahal博士以及一支UMD和FDA研究人员团队共同开发了一种新技术，该技术利用小角X射线散射（Small-Angle X-ray Scattering，SAXS）来估计淀粉样蛋白的负荷。
该团队利用SAXS能够根据其散射模式识别分子结构。尽管SAXS通常仅限于薄样品的研究，但研究小组开发了一种方法来应用多色X射线束和二维光谱检测器来克服SAXS的样品厚度限制。
早期测试表明，他们的技术（称为光谱SAXS）可用于有效且无创地检测长达5厘米厚的物体和小鼠模型中的嵌入式目标，而无需使用造影剂。他们的长期希望是，有一天临床医生将使用这种技术，只需在办公室进行几分钟的脑部扫描，就可评估阿尔茨海默病患者的病情进展情况。
该研究的第一作者Eshan Dahal表示：“有了这种光谱SAXS技术，我们的目标是在估计活体动物淀粉样蛋白负荷方面实现组织学分级的准确性，所有这些都在几分钟内完成，而且不需要使用造影剂，我们通过研究一个成熟的具有淀粉样病变的阿尔茨海默病小鼠模型，在5分钟内研究了大脑中的每个研究位置，而不需要任何特殊的样品制备或注射造影剂。随着进一步的研究和发展，可能有机会在临床前和临床环境中扩展这种方法，以评估淀粉样蛋白负荷或任何感兴趣的蛋白质聚集物。”
参考文献
Source：University of Maryland
Researchers aim to advance understanding of Alzheimer's disease progression
Reference：
Dahal, E., Ghammraoui, B., Ye, M. et al. Label-free X-ray estimation of brain amyloid burden. Sci Rep 10, 20505 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-77554-5