您的身體可能已經含有一種有助於對抗阿爾茨海默病的分子

隨著人們壽命的延長，與年齡相關的疾病，包括阿爾茨海默氏症和帕金森氏症等神經退行性疾​​病，變得越來越常見。這些病症是由錯誤折疊的澱粉樣蛋白在大腦中累積的有害物質引起的。這些蛋白質結構形成又長又細的纖維，類似於意大利麵條。迄今為止，還沒有有效的治療方法可以可靠地預防或去除這些蛋白質沉積物。

精子是細胞和動物的天然保護者

體內一種名為精胺的天然分子提供了新的希望。在實驗室實驗中，Paul Scherrer Institute PSI 生命科學中心的 Jingwei Lu 領導的研究小組表明，精胺可以延長年輕線蟲的壽命，提高其衰老時的運動能力，並增強細胞發電廠線粒體的能力。研究人員發現，精胺可以支持人體的免疫系統清除對神經有害的澱粉樣蛋白沉積物。

這些新發現可能成為開發阿爾茨海默氏症和帕金森氏症等疾病新治療策略的基礎。

精胺對於生物體的功能至關重要。它屬於一組相對較小的有機分子，稱為多胺。精子在 150 多年前首次被發現，並以精液命名，在精液中精子的濃度特別高。然而，它也存在於全身許多其他細胞類型中，尤其是活躍且能夠分裂的細胞中。

基因調控與生物分子凝聚

精子支持細胞運動和活動，並參與許多不同的細胞過程。它的主要作用之一是與基因組中的核酸相互作用，幫助調節哪些基因被打開以及它們如何翻譯成蛋白質。這種調節確保細胞能夠以受控方式生長、分裂並最終死亡。精子對於稱為生物分子凝聚的細胞過程也至關重要。在此過程中，蛋白質和核酸等大分子在細胞內的液滴狀區域中分離和聚集，形成發生重要生化反應的小反應中心。

在阿爾茨海默病和帕金森病等神經退行性疾​​病的背景下，先前的研究已經表明精胺可以保護神經元並緩解與年齡相關的記憶問題。到目前為止，我們還沒有清楚地了解精胺如何以一種可用於醫療目的的方式影響神經細胞中的有害過程。

幫助細胞清除有毒蛋白質廢物

盧的研究小組現在更深入地研究了這些機制。除了光學顯微鏡之外，科學家們還在 PSI 的瑞士光源 SLS 上使用了一種名為 SAXS 散射的方法來研究所涉及過程的分子動力學。他們研究了玻璃毛細血管（體外）和活生物體（體內）中的這些影響。對於生命系統，他們使用線蟲秀麗隱桿線蟲作為模式生物。

他們的實驗表明，精胺通過生物分子凝聚導致有害蛋白質聚集並形成團塊。這種行為支持稱為自噬的常規細胞清潔過程。在自噬中，受損或不需要的蛋白質被放置在小的膜結合囊泡中，然後被酶安全地拆除，從而有效地回收細胞成分。

“自噬在處理大蛋白質團塊方面更有效，”研究負責人羅說。 “可以說，精胺是將鏈結合在一起的粘合劑。分子之間只有微弱的吸引力，這些力可以調節它們，但不會將它們牢固地結合在一起。”

盧解釋說，整個過程可以想像為一盤意大利麵條。 “精胺就像奶酪一樣，可以將又長又細的麵條粘在一起，而不會將它們粘在一起，從而使它們更容易消化。”

從廚房隱喻到未來的治療方法

精子似乎也在其他疾病中發揮著作用，包括癌症。需要更多的研究來了解這些情況的潛在機制，之後基於精胺的治療可能成為現實的選擇。除精胺外，許多其他多胺也在體內發揮重要作用，因此具有醫學重要性。這為未來的研究提供了一個非常有前景的領域。 “如果我們更好地了解基本過程，可以說，我們可以烹飪出更美味、更容易消化的菜餚，因為我們可以準確地知道哪些香料以及用量可以使醬汁特別美味，”Loh 說。

人工智能和先進成像正在加速精胺研究

這項研究還使用了人工智能，因為它可以根據所有可用數據更快地計算出有希望的“醬料成分”組合。盧還指出，時間分辨散射測量和高分辨率成像可以實時捕獲這些過程，直至亞細胞水平，對於這項工作和未來的研究至關重要。在 PSI 之外，世界上只有少數其他同步加速器設施可以使用這種先進的方法。

Paul Scherrer PSI 的研究人員解釋了精胺（一種調節人體細胞許多過程的小分子）如何預防阿爾茨海默氏症和帕金森氏症等疾病：它的作用有點像麵食中的奶酪，使它們聚集在一起，從而使一些蛋白質變得無害。這一發現可能有助於對抗此類疾病。該研究現已發表在期刊上 自然通訊。

預期壽命持續延長，然而，與年齡相關的疾病，包括阿爾茨海默氏症和帕金森氏症等神經系統疾病，正變得越來越普遍。這些疾病是由大腦中由錯誤折疊的澱粉樣蛋白組成的有害蛋白質結構積聚引起的。它的形狀讓人想起纖維或意大利麵條。迄今為止，還沒有有效的治療方法來預防或消除這種積累。

然而，體內有一種叫做精胺的天然分子可以提供希望。在實驗中，由Paul Scherrer Institute PSI生命科學中心的研究負責人Jingwei Lu領導的研究人員發現，這種物質能夠延長年輕線蟲的壽命，提高它們老年時的活動能力，並增強其細胞線粒體的強度。具體來說，研究人員觀察了精胺如何幫助人體的免疫系統消除損害神經的澱粉樣蛋白的堆積。

新發現可以作為開發此類疾病新療法的基礎。

細胞過程的中心介質

精子是生物體的重要物質。它屬於所謂的多胺，是相對較小的有機分子。精子於 150 多年前首次被發現，並以精液命名，因為精液中的精子濃度特別高。但它也發生在體內許多其他細胞中，特別是那些活躍且能夠分裂的細胞。

精胺增強細胞運動和活性並控制許多過程。最重要的是，它與基因組的核酸相互作用，調節基因的表達及其向蛋白質的轉化。這確保了細胞能夠正常生長和分裂並最終死亡。精子也是一種重要的細胞過程（稱為生物分子凝聚）的重要組成部分：在此過程中，某些大分子（例如蛋白質和核酸）在細胞內以滴狀形式分離和組裝，從而可以在細胞內發生重要的反應。

對於阿爾茨海默氏症或帕金森氏症等神經退行性疾​​病，之前有證據表明精胺可以保護神經元並減輕與年齡相關的記憶喪失。然而，我們仍然缺乏對精胺如何干擾神經破壞的更精確的理解，這種理解可能使我們有可能從中獲得醫療益處。

幫助清除細胞廢物

羅景輝集團現已對此事進行更詳細的調查。除了光學顯微鏡之外，研究人員還使用 PSI 瑞士光源 SLS 的 SAXS 散射技術來揭示這些過程的分子動力學。對兩個玻璃體毛細血管進行了研究（在實驗室（以及在活的有機體中）活）。線蟲秀麗隱桿線蟲作為模式生物。

精胺已被證明會導致有害蛋白質聚集，從某種意義上說，通過生物分子凝聚而聚集在一起。這促進了一種稱為自噬的過程，該過程在我們的細胞中經常發生：受損或不必要的蛋白質被封裝在小膜囊泡中，並使用酶安全降解——實際上是一種自然回收過程。

“自噬在處理大蛋白質團塊方面更有效，”研究負責人羅說。 “可以說，精胺是將鏈結合在一起的粘合劑。分子之間只有微弱的吸引力，這些力可以調節它們，但不會將它們牢固地結合在一起。”

羅說，整個事情可以想像成一盤意大利麵條。 “精胺就像奶酪一樣，可以將又長又細的麵條粘在一起，而不會將它們粘在一起，從而使它們更容易消化。”

要求：正確的成分組合

精胺還對其他疾病有作用，例如癌症。這裡也需要進行研究來闡明其作用機制，以便可以設想基於精胺的治療方法。除了精胺之外，還有許多其他多胺在體內發揮重要功能，因此在醫學上很有趣。因此，該領域的研究具有很大的潛力。 “如果我們更好地了解基本過程，可以說，我們可以烹飪出更美味、更容易消化的菜餚，因為我們可以準確地知道哪些香料以及用量可以使醬汁特別美味，”Loh 說。

這項研究還使用了人工智能，因為它可以根據所有可用數據更快地計算出有希望的“醬料成分”組合。盧還指出，時間分辨散射測量和高分辨率成像技術可以對這些過程進行實時成像，直至亞細胞水平，對於這些研究和後續研究也很重要。除了 PSI 之外，此類方法僅在世界上少數其他同步加速器設施中可用。