アルツハイマー病診断のツールとしての脳脊髄液バイオマーカーの超解像度顕微鏡

アルツハイマー病（AD）は、アミロイド-βペプチド（Aβ）およびタウタンパク質の凝集体によって神経病理学的に特徴付けられます。AD分野のコンセンサスは、AβとTauがADの診断バイオマーカーとして機能するはずであるということです。ただし、サイズは回折範囲（〜200 nm）を下回っているため、従来の蛍光顕微鏡で凝集体を調査することは困難です。これを解決するために、我々は超解像イメージング技術、刺激された排出枯渇（STED）顕微鏡に目を向けました。STEDを使用して、36人のAD患者、軽度認知障害（MCI）の患者11人、および21人のコントロールの脳脊髄液（CSF）におけるAβおよびTauの構造組織を分析しました。CSFサンプルの凝集体の数と、骨材のサイズと強度を測定しました。これらのパラメーターにより、AD患者は、特異性が約87％、感度が約79％のコントロールを区別することができました。さらに、STED顕微鏡で決定された凝集パラメーターは、AD患者の認知障害の重症度と相関していました。最後に、これらのパラメーターは、MCIケースの予測ツールとして役立つ場合があります。研究の過程でADを開発した2人のMCI患者のSTEDパラメーター、およびAβELISA値がADの受け入れられた範囲内に収まるMCI患者は、それらをAD平均の近くに配置しました。スーパー解像度イメージングは​​、AD診断のための有望なツールであることをお勧めします。

Alzheimer's disease (AD) is neuropathologically characterized by aggregates of amyloid-β peptides (Aβ) and tau proteins. The consensus in the AD field is that Aβ and tau should serve as diagnostic biomarkers for AD. However, their aggregates have been difficult to investigate by conventional fluorescence microscopy, since their size is below the diffraction limit (∼200 nm). To solve this, we turned to a super-resolution imaging technique, stimulated emission depletion (STED) microscopy, which has a high enough precision to allow the discrimination of low- and high-molecular weight aggregates prepared in vitro. We used STED to analyze the structural organization of Aβ and tau in cerebrospinal fluid (CSF) from 36 AD patients, 11 patients with mild cognitive impairment (MCI), and 21 controls. We measured the numbers of aggregates in the CSF samples, and the aggregate sizes and intensities. These parameters enabled us to distinguish AD patients from controls with a specificity of ∼87% and a sensitivity of ∼79% . In addition, the aggregate parameters determined with STED microscopy correlated with the severity of cognitive impairment in AD patients. Finally, these parameters may be useful as predictive tools for MCI cases. The STED parameters of two MCI patients who developed AD during the course of the study, as well as of MCI patients whose Aβ ELISA values fall within the accepted range for AD, placed them close to the AD averages. We suggest that super-resolution imaging is a promising tool for AD diagnostics.