东京都立大学的研究人员运用聚合物物理学的概念，以更好地理解阿尔茨海默病的一个核心特征：tau蛋白纤维的形成。他们的研究揭示，这些纤维并非突然出现，而是在tau蛋白在溶液中开始聚集形成大簇后才产生，这一过程类似于聚合物结晶。当科学家们干扰这些早期聚集体时，纤维未能形成，这为对抗神经退行性疾病的新型策略指明了一个有希望的方向。
阿尔茨海默病(AD)仍然是最棘手的医学挑战之一，特别是随着全球人口持续老龄化。科学家们长期以来一直专注于药理学和传统生物医学方法。然而，AD的复杂性促使研究人员探索来自其他科学领域的见解，这些见解可能为理解该疾病和设计治疗方法开辟新途径。
聚合物行为如何帮助解释tau蛋白纤维
由仓田玲一(Rei Kurita)教授领导的研究团队应用了聚合物如何组织成晶体的概念。聚合物是重复分子单元的长链，通常不会通过一次添加一条链的方式结晶。相反，它们在形成有序晶体之前会经过中间前体结构。基于这一概念，科学家们检查了溶液中的tau蛋白，发现纤维形成(fibrillization)之前也存在一个前体阶段。在这种情况下，前体是由仅数十纳米大小的tau蛋白松散组装而成。包括小角X射线散射和基于荧光的分析技术证实了这些结构的存在。
一个关键发现是，这些前体不是刚性的，而是柔软、临时的聚集体。研究人员通过在肝素(一种天然抗凝剂)存在的情况下改变氯化钠水平，成功溶解了这些聚集体。当这些聚集体被干扰或阻止形成时，溶液几乎不产生tau蛋白纤维。研究团队认为，这种效果发生的原因是带电离子浓度的增加降低了tau蛋白与肝素的相互作用强度。根据他们的解释，这种变化增强了静电"屏蔽"，使得分子更难找到彼此并形成聚集体。
阿尔茨海默病及其他疾病的治疗新方向
这些发现指明了科学家处理AD治疗方法的潜在转变方向。治疗策略可以不再试图分解最终的纤维，而是针对有害结构形成前的可逆前体阶段进行干预。这种方法不仅可能影响AD研究，还可能影响对包括帕金森病在内的其他神经退行性疾病的理解努力。
这项工作得到了JST SPRING项目(JPMJSP2156)、JSPS KAKENHI项目(22K07362、25K21773、24H00624、22H05036、23K21357、25K02405、23H00394、23KK0133和20H01874)、JST Moonshot研发项目(JPMJMS2024)以及AMED项目(24wm0625303和25dk0207073)的资助。
tau蛋白纤维
tau蛋白纤维是当tau蛋白失去正常形状和功能时在神经元内组装的异常tau蛋白束。在健康条件下，tau蛋白像一个稳定的支撑梁，帮助维持允许营养物质和信号通过神经细胞的微管。当tau蛋白错误折叠时，它开始聚集成称为纤维的长条状纤维聚集体。这些结构干扰细胞的内部运输系统，与阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病中观察到的认知能力下降密切相关。由于纤维是从更小的早期tau蛋白聚集体生长出来的，研究人员越来越关注阻断这些初始步骤以防止下游损害。
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