废水线索可能彻底改变阿尔茨海默病的检测

在该杂志最近发表的一篇评论中 国际环境组织研究人员讨论了基于废水的流行病学 (WBE) 相对于传统诊断技术的优势，后者通常昂贵且具有侵入性。 然后，他们探索了基于生物标志物和外周体液的阿尔茨海默病诊断这一相对新颖的领域的研究、将这些检测方法整合到现有 WBE 平台中的潜力，以及目前在实施这些整合时面临的挑战。

学习： 阿尔茨海默病的尿液生物标志物：基于废水的流行病学的新机遇？ 图片来源：Avigator Fortuner / Shutterstock

阿尔茨海默病研究的进展

阿尔茨海默病 (AD) 是一种神经退行性疾病，其特征是脑细胞内和周围蛋白质（尤其是淀粉样蛋白和 tau 蛋白）异常积聚，导致进行性认知能力下降。 它是一种严重使人衰弱的疾病，是痴呆症的最常见原因，也是 65 岁以上人类第五大致命慢性疾病。

令人担忧的是，全球 AD 发病率正在迅速上升，研究表明，1990 年至 2019 年间，在不到三十年的时间里，AD 发病率增加了两倍多。临床和经济预测模型估计，到 2050 年，将有 114 至 1.52 亿患者罹患 AD。患有这种疾病，与痴呆症相关的经济损失预计将远远超过 2.8 万亿美元。

AD 本质上是多因素的，遗传和环境变量的结合被认为会引发这种情况。 不幸的是，这使 AD 诊断变得复杂，因为很大一部分病例未被发现或发现得太晚。 传统的诊断方法涉及使用磁共振成像 (MRI) 和正电子发射断层扫描 (PET) 扫描。 这些技术价格昂贵，需要专门的设备和专业知识，据报道，瑞典的价格高达 753 欧元，德国的价格为 649 欧元，美国的价格超过 8,400 美元。

虽然确实存在较便宜的 AD 诊断方法，但它们通常涉及高度侵入性的外科手术。 这些问题在低收入和中等收入国家 (LMIC) 中更为复杂，这些国家往往缺乏诊断 AD 和痴呆症所需的资源。 最近的 AD 诊断研究重点是使用涉及血液、尿液和唾液等生物体液的无创或微创诊断技术来克服这些挑战。 这些生物体液中的生物标志物浓度，特别是在使用机器学习和其他人工智能模型进行分析时，已被证明能够在外部可观察到的症状出现之前很久就检测出AD，从而进一步促进了这些新方法的采用。

但如果我们能更进一步呢？

根据世界卫生组织 (WHO) 关于制定人群水平诊断和风险评估方法的建议，以促进更好的预防工作和资源管理以及 AD 应对计划，最近的研究调查了外周生物体液，特别是尿液含量的潜力，在广告管理方面。

最近，基于废水的流行病学 (WBE) 正在被研究作为一种社区规模的健康监测工具，利用污水中化学物质和生物标志物的表征和定量。

我们在 WBE 实施中处于什么位置？

尽管 WBE 于 1954 年以更原始的形式首次被报道，并且其当前的方法于 2001 年建立，但 WBE 的实施仍然主要限于检测和监测致病性疾病，例如引起严重急性呼吸综合征冠状病毒的 2019 年冠状病毒病 (COVID-19) 2（SARS-CoV-2）。 不幸的是，WBE 在监测全球大部分死亡率——慢性非传染性疾病（每年 4100 万人死亡，占年度死亡率的 74%）方面的实施极其有限。

令人鼓舞的是，有限的信息带来了希望——到目前为止，污水来源的蛋白质组学分析已经识别出与心血管疾病 (CVD)、癌症、早老素途径、亨廷顿舞蹈病甚至可能与 AD 相关的生物标志物。 这表明，将慢性病生物标志物大规模整合到现有的 WBE 平台中可能会为人类生命和全球经济带来大量节省。

那么，为什么没有大规模实施呢？

如果不首先克服特定的挑战，就不可能在人口规模上将慢性病生物标志物分析实施到 WBE 基础设施中。 首先，我们不知道内源性生物标志物浓度的影响及其与疾病风险的相关性。 之前的研究仅确定了与风险相关的生物标志物，并未对其进行量化。

其次，缺乏普遍验证的群体参数标记，更不用说在废水流中了，（第三）废水混合物的复杂基质预计会使生物标记浓度极低。 当前的技术限制可能会阻碍评估社区层面多种疾病风险的一系列生物标志物的检测，更不用说量化。

科学家必须采取哪些措施来克服这些挑战，至少对于 AD 风险评估而言？

研究人员已经确定了许多与 AD 相关的蛋白质生物标志物。 其中包括已知直接参与疾病病理机制的 AB、Tau 和 AD7C-NTP 等，以及 BDNF-AS、BACE1-AS、MAGI2-AS3、RMRP 和 EBF3 等长非编码 RNA (LncRNA) -作为。 LncRNA 是一类令人着迷的大 RNA 分子，尽管不编码任何功能蛋白，但仍具有表观遗传功能。

实施测量氧化应激和神经递质失调的机制可以作为 AD 和许多其他疾病风险评估的有效证据。

“……已在临床环境中证明成功的先进分析技术已被建议作为这些挑战的解决方案，包括超高效液相色谱与混合四极杆正交飞行时间质谱仪 (UPLC-Q-TOF/MS/MS) )、毛细管电泳飞行时间质谱 (CE-TOF-MS)、基于微流体的分离方法、SIMOA 或基于抗体或适体的生物传感器。”

期刊参考：

• 阿门塔-卡斯特罗，A，努涅斯-索托，MT，罗德里格斯-阿吉永，KO，阿瓜约-阿科斯塔，A，奥耶维德斯-穆尼奥斯，MA，斯奈德，SA，巴塞罗，D，萨塔西瓦姆，J，劳勒，J。 、Sosa-Hernandez、JE 和 Grape-Saldvar, R.（2024 年）。 阿尔茨海默病的尿液生物标志物：基于废水的流行病学的新机遇？ 国际环境组织, 184108462，DOI – 10.1016/j.envint.2024.108462， https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412024000485

2024-02-19 00:15:00
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