神经退行性的特征是神经元功能和结构的逐渐丧失以导致认知障碍（如痴呆）。神经退行性疾病部分由神经元死亡和胶质细胞稳态引起的，并且与衰老有关。神经退行性疾病可能由于年龄增加而出现：阿尔茨海默症（AD）、帕金森病（PD）；或由于遗传突变影响 CNS 细胞功能：亨廷顿病 （HD）、早期发作的 AD 或 PD 以及肌萎缩性侧索硬化症 （ALS）。
蛋白质折叠和聚集： 错误折叠的蛋白质聚集会导致神经原纤维缠结和斑块，从而导致神经元细胞的细胞毒性。
神经炎症：在毒刺激（如蛋白聚集）、感染、创伤性损伤或自身免疫等信号刺激下出现的 CNS 炎症。免疫系统（小胶质细胞和巨噬细胞）和星形胶质细胞会试图去除 CNS 中的有害刺激，以保护脑功能。在神经退行性疾病中，这个过程可能会出现功能失调。
改变细胞信号转导：最近的研究表明，异常细胞间通信（例如，被中断的突触前输入以及被中断的胞内信号转导）会导致神经退行性疾病发病。
获得性衰老/细胞死亡：与凋亡、坏死性凋亡和自噬等细胞死亡通路有关的蛋白突变与神经退行性疾病的进展有关。被中断的凋亡信号转导、线粒体功能障碍、自噬受损以及坏死小体被应激/炎症激活仅仅是导致神经元细胞死亡的少数因素。
细胞运动受损：近期的研究证明，与 AD 有关的多种蛋白与神经元迁移的调控有关。但需要后续研究来确定，细胞运动性受损会在多大程度上导致神经退行性疾病。此外，还需要更好地理解免疫细胞如何迁移到斑块或炎症区域。
表观遗传学：DNA 甲基化和组蛋白修饰最近被认为与 AD 和 PD 有关，但对疾病的确切影响尚不清楚。环境改变和靶向存在表观遗传变化潜在风险的位点，是开发神经退化疗法的一个不断发展的领域。
全球公共卫生负担即将来临，因为 AD 影响了全世界近 5000 万人，并且预期在下一个十年内还会稳步增长。AD 表现为特征性蛋白聚集在神经纤维缠结和斑块中、神经元和胶质细胞死亡以及衰老或基因突变所致的认知功能受损。在这些疾病状态下，缠结和斑块中的聚集蛋白或其他刺激会导致慢性炎症。这种神经炎症会导致神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞等细胞的死亡以及疾病进展。
虽然没有治愈 AD 的方法，但靶向已知与疾病进展有关的特定基因突变和蛋白产物是一个广泛治疗研究领域。
AD 的病理标志是脑中的斑块和缠结。斑块由淀粉样 β 蛋白以及其他组成，而缠结则主要由过度磷酸化的 tau 蛋白组成。检测导致这种疾病的蛋白有助于开发特异性抗体。在研究环境中，这些产品在评估与神经退行性疾病进展有关的淀粉样 β 和 tau 以及其他蛋白的表达和沉降中起到重要作用。
帕金森病 (PD) 是一种运动功能失调且最终进展成认知能力失调的疾病，这种疾病也有年龄和遗传基础，并且与 AD 相比，蛋白聚集更复杂。尽管大多数 PD 都是特发性 PD，但某些有已知的基因突变，这使得新型疗法研究非常复杂。
多发性硬化 (MS) 是由脑和脊髓中神经元周围髓鞘上的免疫系统攻击所引起的。这种病会导致神经元之间的通信不佳以及轴突弱化。MS 表现为体能退化，并且还会导致视力、疼痛处理和语言能力的改变。虽然性别、种族和环境是 MS 发生的风险因素，但确切原因尚且未知。
MRI 研究是 MS 的一种生物标记物。生物标记物的可用性使得我们能够成功开发疾病修正疗法。
肌萎缩性脊髓侧索硬化症 (ALS) 会影响脑和脊髓中的运动神经元，从而导致这种细胞群退化和死亡。ALS 患者最终会丧失说话、行动和呼吸的能力。虽然 ALS 的因果关系尚且未知，但特定突变与疾病发生有关，并且是一个广泛研究的领域。
亨廷顿氏舞蹈病 (HD) 是一种以精神、认知和运动功能障碍为特征的致命神经退行性疾病。从初始染色体定位到检测亨廷顿蛋白基因，HD 的遗传分析一直是遗传性神经系统疾病的领头研究。研究表明，CAG 重复序列增加超过 34 会导致受影响个体出现疾病发作。突变的亨廷顿蛋白能够聚集，并对线粒体功能和代谢产生负面影响，并且抑制脑源性神经营养因子 (BDNF) 等营养因子的表达。