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阿茲海默病是全球影響范圍最廣的老年失智癥，在全球有超過4000萬名患者。由于其病因至今尚不完全確定，因此也沒有有效的治療手段。同時由于該病影響患者的認知、行為、日常功能和生理學(xué)等多個方面，確診阿茲海默病也不是一件容易的事情。

目前對于阿茲海默病的診斷主要依靠醫(yī)生對于患者出現(xiàn)的癥狀的觀察，加上一些認知功能和情感功能的測試，這一過程中并沒有可以依賴的定量指標。此外，由于不是所有的患者都會出現(xiàn)這些癥狀，并且還需要與正常衰老過程區(qū)分，對于阿茲海默病的診斷并不精確，很大程度上依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗和判斷。

最近，來自美國俄亥俄州立大學(xué)的華人學(xué)者張明君教授團隊發(fā)表了一項新研究，它通過計算機算法，整合了這個團隊新發(fā)現(xiàn)的生物標記物，并輔以患者的認知功能測試，能對阿茲海默病進行診斷，并能預(yù)測患者的病情發(fā)展。這個新方法發(fā)表在了《科學(xué)》雜志子刊《Science Advances》上。在這項研究中，張明君教授的團隊采集了24名阿茲海默病患者和10名健康志愿者的腦脊液和血液樣本，并收集了他們的醫(yī)療記錄，包括多年來的神經(jīng)學(xué)檢查和認知功能測試結(jié)果。

▲本研究的設(shè)計流程（圖片來源：《Science Advances》）

研究人員首先使用了多種納米級別的檢測技術(shù)在患者的血液和腦脊液樣本中尋找那些與阿茲海默病有關(guān)的生物標記物。他們從患者的腦脊液樣本中分離了蛋白聚合物，分析發(fā)現(xiàn)阿茲海默病患者與健康志愿者相比，腦脊液中蛋白聚合物的數(shù)量更多，尺寸更大。接下來他們使用原子力顯微鏡測量了這些蛋白聚合物的剛度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，阿茲海默病患者腦脊液中的蛋白聚合物剛度更高，并且剛度和病情嚴重程度呈明顯的正相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)符合患者腦部的病理學(xué)發(fā)展，即阿茲海默病的進程伴隨著β淀粉樣蛋白和tau蛋白的聚積和纖維化。

在患者的血液樣本中，研究人員使用了包裹著β淀粉樣蛋白的原子力顯微鏡探針來檢測血液中的β淀粉樣蛋白含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)阿茲海默病患者血液中的β淀粉樣蛋白含量少于健康志愿者。這也符合關(guān)于阿茲海默病的傳統(tǒng)觀點，即隨著病情發(fā)展，更多的β淀粉樣蛋白會聚積在患者腦部，導(dǎo)致血液中β淀粉樣蛋白含量下降。

▲研究人員表示，與醫(yī)生診斷相比，該工具的穩(wěn)定度更高（圖片來源：《Science Advances》）

隨后，研究人員開發(fā)了一個基于卡爾曼濾波的算法，他們將每位患者的生物標記物和認知功能測試歷史輸入了計算機，并以此對患者的病情嚴重程度做出診斷。他們發(fā)現(xiàn)，患者接受認知測試的次數(shù)越多，診斷的正確率越高。在擁有超過6次就診記錄的患者中，這一算法的診斷錯誤率已經(jīng)降到了5%以下，研究人員認為，繼續(xù)增加測試次數(shù)能夠提高的診斷正確率非常有限。通過分析這些患者的病情發(fā)展過程，這個算法還能夠預(yù)測每位患者的接下來的病情發(fā)展，并提出最佳的復(fù)診時間。這些數(shù)據(jù)將在保證醫(yī)生能夠掌握患者病情發(fā)展的前提下，最大限度的提高醫(yī)院和醫(yī)生的效率。

張明君教授表示：“先前，我們還不能預(yù)測疾病的發(fā)展有多快，但這個工具可以做到這一點。我們知道每個患者的發(fā)展速度是不同的。同時分析與疾病相關(guān)的多個指標能夠一下子提高診斷和預(yù)后分析的可靠性。”

研究人員希望，通過這個算法能夠幫助醫(yī)生盡早診斷阿茲海默病患者并開始治療。此外，這個算法對于中后期患者病情發(fā)展速度的預(yù)測，也有望幫助加速針對這一階段患者的藥物研發(fā)。

我們希望這項研究能夠早日轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，幫助阿茲海默病患者和醫(yī)生更好地了解病情，及時帶來有效的疾病控制手段。