一种高通量条件培养基筛选系统鉴定出能抑制由iPSC分泌的淀粉样β诱导聚集的抑制剂

为何这项研究对未来脑健康至关重要

许多旨在减缓阿尔茨海默病的实验性药物在试管中显示出希望，但在细胞或动物体内试验时却失败。一个重要原因是早期测试通常在简单的盐溶液中进行，这无法反映人类大脑的复杂真实环境。本研究引入了一种更接近生理、快速且成本可控的方法，用以寻找能阻止与阿尔茨海默病及相关脑疾病相关的有害蛋白凝聚的物质。

深入了解易于粘连的大脑蛋白

阿尔茨海默病与淀粉样β的积聚密切相关，淀粉样β是一段可以在神经元周围聚集的小蛋白片段。这些凝聚体被认为在症状出现之前就会损伤神经元。传统实验室测试观察淀粉样β在简单缓冲液中的聚集，但这些缓冲液缺乏真实脑组织中存在的多种分子，例如脂质、糖类和代谢产物。正因为这种不匹配，许多在试管中能阻止聚集的化合物在面对活细胞的复杂环境时效果大打折扣。

用患者干细胞模拟大脑环境

研究人员采用了诱导性多能干细胞（iPSC），可由患者的皮肤或血液制备，然后诱导分化为神经元。他们从一位患有阿尔茨海默病的男性制备了神经元，并在培养皿中培养这些细胞。随着时间推移，神经元向周围液体释放出淀粉样β及许多其他小分子，这些培养液被称为条件培养基。通过仔细过滤以去除白蛋白（一种常见的血清蛋白，会强烈抑制淀粉样β的聚集），他们得到了仍含有来源于患者的淀粉样β及其他细胞分泌因子但又允许以可控方式形成凝聚体的溶液。

构建HaiDap高速筛选系统

为追踪淀粉样β在这种更真实培养基中的聚集情况，团队使用了量子点——与淀粉样分子结合的微小荧光颗粒。随着凝聚体生长，亮度分布发生变化，基于显微镜的系统能够自动同时测量数千个微孔中的这些变化。他们将整体平台命名为HaiDap，意即病变细胞来源聚集性蛋白聚集抑制剂的高通量筛选技术。该系统在保留患者神经元所创造环境关键特征的同时，使大量潜在抑制剂能够被快速检测，从而缩小了简单试管测定与完整细胞实验之间的差距。

减缓有害凝聚的植物来源候选物

利用HaiDap，研究人员筛选了22种被视为长期食用安全的可食用植物提取物。只有三种提取物在来源于阿尔茨海默病神经元的条件培养基中表现突出，尽管在传统缓冲液测试中更多提取物显得有活性。来自金线莲（Orthosiphon aristatus，一种药用草本）、丁香（Syzygium aromaticum）和日本天竺葵（Geranium yesoense）的提取物在HaiDap系统中显著延缓了淀粉样β的聚集。当这三种提取物随后在活体培养的神经元上直接测试时，也减缓了细胞表面淀粉样斑块的形成。相比之下，一些在简单缓冲液中表现良好的著名实验室抑制剂在基于神经元的测定中显示出较弱或不一致的效果，凸显了在更真实条件下测试的重要性。

超越阿尔茨海默病，迈向个体化疗法

研究还表明，同一条件培养基能够支持其它疾病相关蛋白的聚集，包括tau、α-突触核蛋白和血清淀粉样蛋白A，这些蛋白涉及帕金森病和系统性淀粉样变性等疾病。这提示HaiDap有望成为一种通用工具，用于发现能干扰多种有害蛋白积累的化合物。由于培养基来源于特定患者的细胞，该方法最终或可用于识别针对特定疾病形式甚至个体的精准药物。

这对药物发现意味着什么

简而言之，HaiDap系统通过使测试环境更接近人类大脑，同时保持速度快且相对低成本，提供了一种更聪明的早期药物筛选方式。它有助于剔除那些只在过于简化溶液中有效的“假阳性”，并突显在真实细胞分泌分子存在下仍然有效的候选物。尽管在任何疗法进入临床之前仍有大量工作要做，但这种方法为发现包括常见植物来源物质在内、未来可能帮助保护大脑免受蛋白质凝聚伤害的物质提供了更好的起点。

引用: Kuragano, M., Nishishita, N., Araya, K. et al. A high-throughput conditioned-media-based screening system identifies inhibitors of aggregation induced by iPSC-secreted amyloid β. Nat Commun 17, 4373 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71078-8

关键词: 阿尔茨海默病, 淀粉样β, 诱导性多能干细胞, 蛋白质聚集, 药物筛选