PNAS: 研究人员开发无线、手持的非入侵设备可检测阿尔兹海默症和帕金森病等退行性脑疾病的生物标记物，可在手机上查看结果-杭州脑海科技有限公司

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据推测，到2060年，约有1400万美国人将患有阿尔茨海默症。其他神经退行性疾病，如帕金森氏病，患病率也在上升。目前对阿尔兹海默症和帕金森病的最先进检测方法需要进行脊椎穿刺和影像学检查，如 MRI。因此，早期发现这种疾病是非常困难的。对于已经出现症状且行动不便的患者以及无法及早进入当地医院或医疗机构的患者，检测也很困难。

2023年11月13日，加州大学的Tyler Andrew Bodily博士和Ratnesh Lal 教授及其研究团队在Proceedings of the National Academy of Sciences（IF=11.1）上发表了题为“In pursuit of degenerative brain disease diagnosis: Dementia biomarkers detected by DNA aptamer-attached portable graphene biosensor”的文章，该研究小组开发了一种手持式非侵入性设备，可以检测阿尔茨海默症和帕金森病的生物标志物。这种生物传感器还可以将结果无线传输到笔记本电脑或智能手机。

该团队在患者的体外样本上测试了该设备，并表明它与最先进的技术一样准确。此外，研究人员计划使用生物传感器测试唾液和尿液样本。该设备也可以进行改良，以检测其他疾病的生物标志物。

研究人员表示，该设备依赖于电子检测而不是化学检测，这更容易实现，也更准确。重要的事，这种便携式诊断系统将允许在家中和护理点（如诊所和疗养院）检测神经退行性疾病。

研究人员认为，阿尔茨海默病是由可溶性淀粉样肽引起的，这些淀粉样肽以较大的分子聚集在一起，进而在大脑中形成离子通道。基于此，研究人员希望开发一种能够非侵入性地检测β淀粉样蛋白和tau蛋白（阿尔茨海默症的生物标志物）和α-突触核蛋白（帕金森病的生物标志物）的测试，特别是从唾液和尿液中检测。研究人员希望依靠电子检测而不是化学检测，并制造一种设备，可以将测试结果无线传输给患者的家人和医生。

研究人员采用了他们在 COVID 大流行期间开发的一种设备来检测 SARS-CoV-2 活病毒中的刺突蛋白和核蛋白，芯片小型化和生物传感器制造的大规模自动化实现了这一目标。

该描述的设备是由一个带有高灵敏度晶体管的芯片组成，即场效应晶体管（Field effect transistor, FET）。在这种情况下，每个晶体管都由一个单原子厚的石墨烯层（GFET，G代表石墨烯）和三个电极组成——源电极和漏电极，连接到电池的正极和负极，以流动电流，以及一个栅电极来控制电流。

连接到栅电极的是一条 DNA 链，它作为探针与淀粉样蛋白 β、tau 或突触核蛋白特异性结合。这些淀粉样蛋白与其特定的DNA链探针（称为适配子）结合，改变了源电极和漏电极之间的电流。该电流或电压的变化是用于检测特定生物标志物（如淀粉样蛋白或 COVID 19 蛋白）的信号。

研究小组用来自阿尔茨海默症和帕金森病死者的脑源性淀粉样蛋白测试了该设备。实验表明，生物传感器能够非常准确地检测这两种情况下的特定生物标志物，与现有最先进的方法相当。该设备还可以在极低的浓度下工作，这意味着它需要少量的样品，最少只有几微升。

实验设计

此外，测试表明，即使分析的样品含有其他蛋白质，该设备也表现良好。Tau 蛋白更难检测。但是，由于该设备可以观察三种不同的生物标志物，因此它可以将所有三种生物标志物的结果结合起来，以得出可靠的总体结果。

该技术已从加州大学圣地亚哥分校授权给一家生物技术初创公司Ampera Life。接下来的步骤包括使用该设备测试血浆和脑脊髓液，最后测试唾液和尿液样本。测试将在医院和疗养院进行。如果这些测试进展顺利，Ampera Life计划在未来五到六个月内申请FDA批准该设备。最终目标是在一年内将该设备投放市场。

参考文献

Bodily, T. A., Ramanathan, A., Wei, S., Karkisaval, A., Bhatt, N., Jerez, C., Haque, M. A., Ramil, A., Heda, P., Wang, Y., Kumar, S., Leite, M., Li, T., Zhao, J., & Lal, R. (2023). In pursuit of degenerative brain disease diagnosis: Dementia biomarkers detected by DNA aptamer-attached portable graphene biosensor. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 120(47), e2311565120. https://doi.org/10.1073/pnas.2311565120

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2023-11-wireless-handheld-non-invasive-device-alzheimer.html

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编译：展琳琳

校审：李杰

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