以纳米材料为探针研究体内淀粉样前体蛋白含量与阿尔茨海默症的相关性

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease, it serious disturb the daily life of old people. The incidence of AD is high, the pathogenesis is not clear, the early detection is difficult, and the treatment cost is high, all of these problems bring great burden on society and family. This project will use new nanomaterial (biomolecules functionalized gold nanoparticles) as probe, with the superior optical properties of nanomaterials, combined with different optical (UV-visible spectroscopy (UV-Vis), resonance light scattering spectroscopy (RLS), etc.) detection techniques, to develop a simple, fast, sensitive method to detect human amyloid precursor protein (APP), and to explore the linkage of APP expression level and AD development. We will focus on exploring and solving the following objects: (1) quantitatively determine the APP concentration in actual samples (e.g., human body fluid, human cerebrospinal fluid, nerve cell extract, etc.) with high selectivity and sensitivity; (2) using statistical analysis to study the different expression levels in healthy people and different AD patients, and to uncover the pathogenesis of AD. We believe this project will (1) help people further understand the cause of neurodegenerative diseases, such as AD; (2) be useful for the clinical AD prevention, detection and treatment; (3) have great significance for the development of new APP target AD drugs.

阿尔茨海默症（AD）是一种严重影响老年人群日常生活的神经退行性疾病，发病率高，发病机理不明确，早期检测难度大，治疗成本高，给社会和家庭带来较大负担。本项目将应用新型纳米材料（生物分子功能化的金纳米粒子）为探针，借助纳米材料优越的光学性质，结合不同的光学（紫外可见光谱（UV-Vis）、共振光散射光谱（RLS）等）检测手段，发展简便、快捷、灵敏检测人体内淀粉样前体蛋白（APP）的方法，并对人体内APP含量与AD的相关性进行研究。探索和解决以下问题：（1）在实际样品中（如人体液，人脑脊液，神经细胞提取液等）高选择性、高灵敏度地对APP浓度进行定量分析；（2）对健康人和不同发病程度的AD患者体内的APP浓度进行统计学分析，研究AD的发病机理。上述研究有助于人们进一步认识以AD为代表的神经退行性疾病，为临床上AD的预防、检测和治疗提供帮助，对于以APP为靶点的新型药物的研制也具有重要意义。

阿尔茨海默症是一种多发于老年人群中的神经退行性疾病，患者脑部产生淀粉样蛋白斑块，进而严重影响神经功能，造成患者自我意识降低，记忆减退，给社会和家庭带来压力。.本课题构建了生物分子功能化的纳米材料，结合比色分析法，共振光散射技术和酶联免疫技术对人体液中淀粉样前体蛋白和beta-淀粉样肽进行可视化快速定量检测和筛查；对抑制beta-淀粉样肽聚集的不同结构的化合物进行筛选，提出了设计治疗阿尔茨海默症药物的关键因素；从分子生物学角度研究了阿尔茨海默症与神经细胞周期间的关系，对淀粉样前体蛋白浓度随细胞周期的改变而变化的机理进行解释，提出了预防和干预阿尔茨海默症进程的方法，加深了对神经退行性疾病发病机理的认识；利用纳米金优异的光学性质和催化性质，对小分子进行传感分析，拓宽了纳米生物分析技术的应用领域。.本研究中，利用纳米材料对体液中淀粉样前体蛋白的检测限达到0.1 ng/mL；对beta-淀粉样肽聚集过程的检测在5分钟内即可准确定量分析，获得了23种不同构型化合物的IC50值；对化合物分子骨架构型，取代基位置，亲水性，以及空间位阻进行了系统研究；提出了当神经细胞处于G1/S和G2/M期时，由于细胞周期蛋白的调控作用，使细胞内淀粉样前体蛋白浓度分别为最大和最小，进而在酶切作用下，产生的beta-淀粉样肽浓度周期性变化的假设；实现了对小分子免酶，无标记，快速，低成本，高通量检测的目的。.该课题对于进一步认识阿尔茨海默症的发病机理，早期发现和干预，以及后期治疗和缓解都具有重要意义，同时对于生物分析传感技术的发展也具有促进作用。