利用生物流体样本进行神经退行性疾病生物标记物研究的抗体工具箱

Neurodegenerative disease research is in serious need of reliable biomarkers—whether to develop methods for early detection and diagnosis or to monitor the efficacy of potential new therapies, comprehensive research tools will help bring us closer to impactful discoveries. That’s where liquid biopsy comes in. Originally developed for cancer detection, this method of analyzing biofluids is dramatically changing neurodegenerative research. It is fast, quantitative, and can be easily translated from the bench to the clinic.

本博客重点介绍了几种与神经退行性疾病相关的关键生物流体生物标记物，例如阿尔茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD) 和肌萎缩侧索硬化症 (ALS)，这些标记物可为神经元的健康状态及其功能障碍提供深入洞见。

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阿尔茨海默病生物标记物

阿尔茨海默病的一个主要特征是错误折叠蛋白质的异常积累，进而引发神经功能障碍并导致认知能力逐渐下降。尽管这是最常见的痴呆症，但其确切的发病机制仍未完全明确。然而，我们已知该疾病具有两个主要病理特征：淀粉样 β 斑块和神经原纤维缠结 (NFT)。¹

Amyloid-Beta Precursor Protein (APP) & Phosphorylated APP

APP 是一种跨膜蛋白，对神经元的发育、生长、存活和修复至关重要。当 APP 通过蛋白水解被切割时，它会分解成淀粉样蛋白 β（也称为 β-淀粉样蛋白）。  

使用 APP (E4H1U) Rabbit mAb #76600（绿色）、TMEM119 (E4B9S) Mouse mAb #98778（红色）和 ProLong^® Gold Antifade Reagent with DAPI #8961（蓝色）对固定冷冻的野生型小鼠海马（左图）或阿尔茨海默病淀粉样蛋白小鼠模型（右图）进行共聚焦免疫荧光分析。

磷酸化影响 APP 加工，从而影响其功能和降解。APP 有多个磷酸化位点，每个位点产生不同的功能。例如，Thr668 的磷酸化与细胞周期调控和神经分化有关，而 Ser655 与蛋白水解和聚集体形成的增加有关。²

淀粉样 β 蛋白

虽然淀粉样蛋白 β (Aβ) 在正常情况下有助于神经元的健康和可塑性，但在阿尔茨海默病中，错误折叠的 Aβ 会聚集形成斑块，损害线粒体，破坏钙稳态，从而导致细胞凋亡。

用于测量人 CSF 中 Aβ42/40 比率的即用型 ELISA 试剂盒：PathScan^® RP β-Amyloid (1-42) Sandwich ELISA Kit #27029 和 FastScan™ β-Amyloid (1-40) ELISA Kit #20882。

Aβ 由多个肽段组成，其中研究最为深入的是 Aβ42 和 Aβ40。这两个肽段均由 APP 处理产生。与 Aβ40 相比，Aβ42 同工型更容易聚集，因此，Aβ42/40 比率已被确立为早期识别 AD 的潜在生物标记物。较低的 Aβ42/40 比率通常与大脑中较高的淀粉样蛋白沉积及患 AD 的风险增加密切相关。

Tau/磷酸化 Tau

Tau 蛋白有助于稳定微管，但在阿尔茨海默病中，过度磷酸化的 Tau 会脱落，形成导致神经元退化的 NFT。这些异常形式的蛋白质可以在生物流体中检测到，使其成为评估疾病状态的重要生物标记物。

使用 Phospho-Tau (Thr217) (E9Y4S) mAb #51625 区分人 AD 与正常 CSF。(A) 使用 SMCxPRO 平台测量人 AD CSF 和正常 CSF 中的 pTau217 水平。（B）绘制了接收者操作特性 (ROC) 曲线来表示该数据，R 分数为 0.9995。数据由布莱根妇女医院的 Lei Liu 博士及其同事提供，并经许可使用。

虽然 tau 可以在多个位点被磷酸化，但苏氨酸 217 的磷酸化 (p-tau217) 已成为一种潜在的可靠生物标记物，因为常染色体显性 AD 患者的 p-tau217 水平会增加。其他位点，如 p-tau181，也正在作为生物标记物候选物被积极研究。

帕金森病 (PD) 生物标记物

随着黑质中的多巴胺能神经元的逐渐死亡，帕金森病逐渐削弱运动和协调能力。其中一个主要的致病因素是：路易体——错误折叠的蛋白质团块，沉积在神经元中，干扰其正常功能并最终导致细胞死亡。

α-突触核蛋白和磷酸化 α-突触核蛋白

正常情况下，α-突触核蛋白有助于调节突触前囊泡运输，但当折叠错误时，它会聚集成路易体，从而破坏线粒体和突触功能。测量生物流体中的 β 和 α 突触核蛋白，有助于提高帕金森氏症生物标记物的发现效率与诊断准确性。事实上，血液和 CSF 中的 α-突触核蛋白检测目前已被用于诊断实践中。

葡萄糖脑苷脂酶 (GCase/GBA)

GBA 是溶酶体的重要组成部分。GBA 的缺乏会干扰错误折叠蛋白质（如 α-突触核蛋白）的溶酶体分解，导致蛋白质积累和神经元压力。GBA 基因突变是导致 PD 的最强遗传风险因素之一。³ 基因替代疗法目前正在探索作为一种潜在的治疗方法，其中一项临床试验已在进行中 (NCT04127578)。⁴

L-多巴脱羧酶 (DDC)

DDC 是一种依赖吡哆醛 5-磷酸 (PLP) 的酶，可催化 L-DOPA 脱羧为多巴胺，以及 L-5HTP 脱羧为血清素。目前正在研究将其作为帕金森病的一种有前景的液体生物标志物。

肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 和额颞叶痴呆 (FTD) 生物标记物

在 ALS 中，运动神经元的逐渐丧失会导致肌肉无力，并最终导致瘫痪。一些 ALS 患者还会遭受额叶和颞叶损伤，从而导致认知障碍，这种情况称为额颞叶痴呆 (FTD)。有趣的是，ALS 和 FTD 拥有共同的关键生物标记物，这为了解它们的重叠病理提供了依据。

TAR DNA 结合蛋白 43 (TDP-43) 

正常情况下，TDP-43 作为转录阻遏物参与基因调控和代谢。然而，在 ALS 和 FTD 中，突变会导致细胞质移位和聚集，最终阻碍线粒体和内质网的功能。^5，6

亨廷顿舞蹈症生物标记物

亨廷顿氏病是一种遗传性疾病，会逐渐损害运动和认知功能。它源于亨廷顿基因第一个外显子中 CAG 重复序列的扩展，从而导致错误折叠的毒性亨廷顿蛋白。基底神经节和皮质受到的打击最大，中等棘状 GABA 能细胞最容易退化。

Huntingtin

亨廷顿蛋白与 100 多种其他蛋白质相互作用，包括线粒体蛋白质。它与线粒体自噬的参与意味着突变会损害线粒体的融合/裂变并导致细胞死亡。⁷

神经炎症标记物

神经炎症是 CNS 中由小胶质细胞和星形胶质细胞激活的免疫应答。通常，在 CNS 损伤、感染、毒素的刺激下或在自身免疫的作用下会出现神经炎症。虽然瞬时神经炎症信号在损伤后的发育和组织修复过程中起着保护作用，但慢性神经炎症与神经退行性疾病的进展有关。

白细胞介素-6 (IL-6)、白细胞介素-8 (IL-8)、肿瘤坏死因子-α (TNFα)

在神经炎症中，小胶质细胞过度活跃会导致促炎细胞因子（如 IL-6、IL-8 和 TNFα）的过度释放。这些细胞因子可以在血浆中测量，使其成为神经炎症的极好潜在生物标志物。⁸

髓系细胞表达的触发受体 (TREM2)

TREM2 是一种由活化的小胶质细胞表达的跨膜蛋白，有助于抗炎和修复。它在基底神经节中的表达与认知能力下降有关，这种相关性在阿尔茨海默病患者中也很明显。^9，10

PathScan^® RP TREM2 (Extracellular Amino-terminal Antigen) Sandwich ELISA Kit #90595 可检测人 iPSC 衍生的野生型 (WT) 小胶质细胞的细胞培养基中分泌的 TREM2 蛋白，但不能检测 TREM2 敲除 (KO) 小胶质细胞的细胞培养基中分泌的 TREM2 蛋白。

在神经炎症期间，TREM2 被裂解，释放出可溶性 TREM2，这是一种可在生物流体中检测到的形式。在产生氨基末端脱落片段的 H157/S158 与结合羧基末端片段的膜之间，细胞外位点的裂解活化会导致 TREM2 膜脱落。使用小鼠阿尔茨海默病模型显示，TREM2 缺乏或单倍性不足可导致 β-淀粉样蛋白 (Aβ) 蓄积增加，这是由小胶质细胞反应功能障碍所致。这些结果与 TREM2 在人脑区域中的分布相吻合，比如白质、海马体和新皮层，它们都与阿尔茨海默病的病理有关。另外，淀粉样斑块形成可以诱导 TREM2 表达和淀粉样蛋白的吞噬作用。

神经元和突触标记物

除了疾病特异性标记物之外，追踪神经元健康和突触完整性也很重要。这些标记物可作为对照，还可提供对疾病进展和治疗反应的洞察。

生长相关蛋白 43 (GAP43)

GAP43 是神经元生长、突触完整性和可塑性的标志。在帕金森病患者中，黑质多巴胺能神经元的 GAP43 水平下降，这表明这些神经元正在失去再生能力。¹¹

神经粒蛋白

神经颗粒素是一种钙调蛋白结合蛋白，存在于神经元树突中，与长期增强有关。它可以在脑脊液 (CSF) 中检测到，研究表明它可能是认知能力下降的早期生物标记物。¹²

使用合适的工具推动您的神经退行性疾病研究

神经退行性疾病涉及复杂的分子变化，那么为什么只关注一种生物标记物呢？匹配的抗体对和 ELISA 试剂盒可以帮助您更全面地了解疾病进展和病理，如蛋白质错误折叠、神经炎症和突触功能障碍。

在 CST，我们知道检测方法的好坏取决于开发所用的抗体。正因如此，我们始终通过夹心 ELISA 对所有匹配抗体对进行全面的验证测试。通过基于反应板的 ELISA 进行验证，确保每对抗体都能够在当前广泛应用的多种现代免疫检测平台上，通过功能测定表现出良好的性能。

使用下表探索相关的 ELISA 试剂盒、匹配的抗体对以及经过验证的检测工具来支持您的研究：

选择以下参考文献

1. Hamley IW. The amyloid beta peptide: a chemist's perspective. Role in Alzheimer's and fibrillization. Chem Rev. 2012;112(10):5147-5192. doi:10.1021/cr3000994
2. Zhang T, Chen D, Lee TH. Phosphorylation Signaling in APP Processing in Alzheimer's Disease. Int J Mol Sci. 2019;21(1):209. Published 2019 Dec 27. doi:10.3390/ijms21010209
3. Boer DEC, van Smeden J, Bouwstra JA, Aerts JMFG. Glucocerebrosidase: Functions in and Beyond the Lysosome. J Clin Med. 2020;9(3):736. Published 2020 Mar 9. doi:10.3390/jcm9030736
4. Blandini F, Cilia R, Cerri S, et al. Glucocerebrosidase mutations and synucleinopathies: Toward a model of precision medicine. Mov Disord. 2019;34(1):9-21. doi:10.1002/mds.27583
5. Mengistu DY, Terribili M, Pellacani C, Ciapponi L, Marzullo M. Epigenetic regulation of TDP-43: potential implications for amyotrophic lateral sclerosis. Front Mol Med. 2025;5:1530719. Published 2025 Feb 13. doi:10.3389/fmmed.2025.1530719
6. Jiang L, Ngo ST. Altered TDP-43 Structure and Function: Key Insights into Aberrant RNA, Mitochondrial, and Cellular and Systemic Metabolism in Amyotrophic Lateral Sclerosis. Metabolites. 2022;12(8):709. Published 2022 Jul 29. doi:10.3390/metabo1208070
7. Meng K, Jia H, Hou X, et al. Mitochondrial Dysfunction in Neurodegenerative Diseases: Mechanisms and Corresponding Therapeutic Strategies. Biomedicines. 2025;13(2):327. Published 2025 Jan 31. doi:10.3390/biomedicines13020327
8. Cartier, N., et al. (2014) The role of microglia in human disease: therapeutic tool or target? Acta Neuropathol. Published 2014 Aug 9. doi: 10.1007/s00401-014-1330-y
9. Deczkowska A, Weiner A, Amit I. The Physiology, Pathology, and Potential Therapeutic Applications of the TREM2 Signaling Pathway. Cell. 2020;181(6):1207-1217. doi:10.1016/j.cell.2020.05.003
10. Vuono R, Kouli A, Legault EM, et al. Association Between Toll-Like Receptor 4 (TLR4) and Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells 2 (TREM2) Genetic Variants and Clinical Progression of Huntington's Disease. Mov Disord. 2020;35(3):401-408. doi:10.1002/mds.27911
11. Saal KA, Galter D, Roeber S, Bähr M, Tönges L, Lingor P. Altered Expression of Growth Associated Protein-43 and Rho Kinase in Human Patients with Parkinson's Disease. Brain Pathol. 2017;27(1):13-25. doi:10.1111/bpa.12346
12. Casaletto KB, Elahi FM, Bettcher BM, et al. Neurogranin, a synaptic protein, is associated with memory independent of Alzheimer biomarkers. Neurology. 2017;89(17):1782-1788. doi:10.1212/WNL.0000000000004569