图兰大学的研究人员创建了首个针对受阿尔茨海默病影响常见脑区的亚细胞层级地图，这是解开这种退行性脑疾病如何发展的关键一步。
图兰大学生物医学信息学与基因组学中心（Center for Biomedical Informatics and Genomics at Tulane University）是一个大型研究中心，成立于2011年，曾在全国骨质疏松症研究中取得突破性进展，涉及超过17,000名医学受试者。此后，该中心因其不断发展的技术和全国范围内的研究而受到广泛关注，其最新研究领域集中于大脑。
由龚宇博士（Dr. Yu Gong）和沈慧博士（Dr. Hui Shen）领导的这项研究应用了纳米技术来分析特定脑组织，以绘制“正常”大脑与阿尔茨海默病患者大脑之间的差异。在这项研究中，他们观察了六位年龄在70至90岁之间的阿尔茨海默病患者的大脑——属于晚发性疾病分类。
研究人员使用立体测序技术（stereo sequencing）检查了前额叶皮层的一小部分区域——这一区域负责决策和情绪控制——并分析了阿尔茨海默病不同阶段的变化。
这项发表在《自然通讯》（Nature Communications）上的研究探讨了导致脑细胞丢失的基因因素，这些细胞的丢失使疾病得以进展。此外，研究还确定了一种关键蛋白质作为潜在的治疗靶点。
这项技术使研究人员能够以比旧工具高出近250倍的分辨率“绘制”脑组织地图，从而揭示单个细胞内的基因相互作用以及这些相互作用如何随着疾病进展而发生变化。
全球有超过5500万人患有痴呆症，其中60%到70%的病例由阿尔茨海默病引起。尽管这种疾病的发病率很高，但对其病因知之甚少，现有的药物只能暂时缓解症状，无法阻止疾病的进展。
龚宇博士是图兰大学生物医学信息学与基因组学中心的讲师，他在新奥尔良完成了硕士和博士学位，并主导了这项开创性的研究。
这项研究的意义何在？
最重要的发现是，我们在分子水平上识别出几种有趣的相互作用，这些相互作用在压力下保护神经元的功能，但在阿尔茨海默病患者中却消失了。
如果我们能找到一种方法，针对大脑中的一种名为ZNF460的蛋白质进行干预，并保持这些模块的功能，那么我们或许能够抑制阿尔茨海默病的进展。
另一项令人惊讶的发现是，随着疾病的发展，大脑的分层结构会逐渐消失，这一现象此前从未被观察到。
未来如何扩展研究？
目前，我们正在研究另一个区域——海马体（hippocampus），这是大脑中负责记忆形成、导航和情绪处理的一个较小部分。我们计划绘制这个区域的地图。
这项研究为何对所有脑部疾病都重要？
通过绘制大脑地图，我们可以了解大脑中发生了什么。我们可以比较正常大脑与阿尔茨海默病患者的大脑，找出它们之间的差异。
一旦我们理解了阿尔茨海默病的分子机制，未来就可以开发针对性的治疗靶点。基于我们识别的机制，我们可以开发药物，或许能够治愈或至少延缓阿尔茨海默病的进展。
阿尔茨海默病研究的下一步是什么？
阿尔茨海默病研究中最重要的部分是诊断，尤其是早期诊断。不仅仅是阿尔茨海默病本身，还包括该疾病的特定阶段——即前驱阶段，这一阶段仅能识别一个特定的阿尔茨海默病遗传标记，但我们无法识别其他标记。
当我们能够识别这一阶段时，就可以开始治疗干预，这可能会帮助延缓疾病的进展。我认为这就是未来我们需要关注的方向。
另一项正在进行的研究是“药物再利用研究”。
这项研究将观察使用现有美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物后的大脑，看看这些药物是否对阿尔茨海默病在分子水平上有益处。这是一种开发药物的替代方式，因为开发新药既昂贵又耗时。“药物再利用”是一种高效且经济的方式，可以识别替代药物并为疾病寻找新疗法。
您是如何接触到这项研究和技术的？
我们使用的技术称为立体测序（stereo sequencing），这是一种前沿技术。空间转录组学（Spatial transcriptomics）是一项绘制组织样本中特定位置基因模式的技术，目前在医学界非常热门。
虽然图兰大学尚未拥有这项技术，但我们使用了堪萨斯大学医学中心（University of Kansas Medical Center）的数据。当我们参加美国人类遗传学会（American Society of Human Genetics）的全国会议时，我们遇到了开发这项技术的公司，并申请了一个先锋项目。
我们被选中后花了半年时间研究不同的数据处理流程和算法，然后将这项新颖的技术应用于人脑，以了解我们的大脑中发生了什么，以及阿尔茨海默病患者大脑中发生了什么变化。
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