Yokogawa 高内涵成像分析-助力阿尔茨海默症研究

阿尔茨海默疾病（Alzheimer disease，AD），即老年痴呆症，是一种起病

隐匿的进行性中枢神经系统退行疾病，病因迄今未明。因此，阐明AD 的发病机

制，寻找相对应的治疗方法是亟待解决的问题。

2019 年3 月，来自日本京都大学的Minako Hoshi 研究团队在Cell 子刊

iScience 上发表了关于AD 发病机制的新成果" Alzheimer Aβ Assemblies

Accumulate in ExcitatoryNeurons upon Proteasome Inhibition and Kill

Nearby NAKa3 Neurons by Secretion "。

在该文章中，借助YOKOGAWA 的CQ1 双转盘高内涵分析系统，实现了高

通量的共聚焦成像及定量分析统计，准确的定量了β-淀粉样蛋白聚集体(ASPD)

在兴奋神经元中的聚集水平（图1）及ASPD 对邻近NAKα3 神经元的杀伤作用

（图2）。

该课题组在2003 年于AD 患者脑内发现了由30 个β-淀粉样蛋白（Aβ）聚

集体，即ASPD，具有神经毒性，会导致神经元细胞发生退行性病变，并发现Na+-

K+-ATPaseα3(NAKα3)是ASPD 介导神经退行性病变的唯一靶点。

在此基础上，他们研究了蛋白酶体与ASPD 的关系，发现抑制蛋白酶体的活

性, 显著增加兴奋神经元内的ASPD 水平，并改变ASPD 在神经元内的分布，同

时，分泌的ASPD 杀死邻近的NAKα3 阳性神经元（图2)。这些发现加深了我

们对AD 患者大脑中Aβ聚集体形成和传递的理解，为将来研发治疗AD 的药物

开辟了可能。

图1. ASPD 只在兴奋的神经元中积累

在转染淀粉样蛋白前体的神经元细胞（APPswe）中，蛋白酶体抑制剂MG132

处理后，ASPD 只在Math2 阳性的兴奋性神经元细胞中积累，而在小清蛋白(PV)

和钙结合蛋白（calbindin）阳性的抑制性神经元细胞中不积累。（MAP-2 用来

标记神经元的树突和轴突）

图2. ASPD 神经毒性的定量分析

在转染淀粉样蛋白前体的神经元细胞（APPswe）中，蛋白酶体抑制剂MG132

处理后，ASPD 的积累量增加，并对会导致NAKα3 阳性神经元细胞的死亡。添

加mASD3 抗体，拮抗分泌的ASPD 蛋白，有效抑制神经元细胞的死亡。

文中用到的CQ1 是Yokogawa（日本横河）于2014 年推出的双转盘高内涵

分析系统，系统配备了最新一代微透镜型双转盘共聚焦扫描模块（CSU-W1），

在成像效果、成像速度等方面具有得天独厚的优势。得益于优秀的整体光路设计，

系统具有更高的光利用率，在保证成像质量和成像速度的前提下，实现更低的光

漂白和光毒性，能够对活细胞进行长时间连续成像。

系统软件具有高效的分辨识别分析功能，能够对细胞内的细胞器、颗粒、囊

泡和块状物等进行数目、面积和荧光强度及其他参数的统计分析，对神经元的树

突和轴突等进行统计分析，因此CQ1 系统在神经元研究领域具有广泛的应用。

我们期待神经元模型研究的进一步发展，成为阿尔茨海默症的发生机制研究、新

药筛选、药敏分析的高效平台，促进疾病机制的阐释和科研成果的临床转化。

参考文献：Komura et al., Alzheimer Ab Assemblies Accumulate in Excitatory Neurons

upon Proteasome Inhibition and Kill Nearby NAKa3 Neurons by Secretion, iScience

(2019), https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.01.018.