佛罗里达农工大学-佛罗里达州立大学工程学院的博士后研究员金努克·萨哈(Jhinuk Saha)在国家高磁场实验室的实验室中通过显微镜观察星形胶质细胞。星形胶质细胞是调节大脑稳态和脂质代谢的细胞。它们的失调会促进神经退行性通路，其中毒性β-淀粉样蛋白的相互作用会破坏细胞功能，引发神经炎症并加速阿尔茨海默病的损伤。图片来源：Scott Holstein/佛罗里达农工大学-佛罗里达州立大学工程学院
佛罗里达农工大学-佛罗里达州立大学工程学院和国家高磁场实验室的研究人员展示了如何利用更高磁场改进与阿尔茨海默病相关分子的分析，这一发现可能有助于未来治疗方法的开发。
在发表于《固态核磁共振》(Solid State Nuclear Magnetic Resonance)期刊的一项研究中，研究人员展示了高强度磁场如何提高对β-淀粉样蛋白片段化学成分测量的准确性，这些蛋白质片段已被证明在阿尔茨海默病中起关键作用。
即使在结构复杂并与脂质混合的情况下，研究人员也能分析这些β-淀粉样蛋白，创造出比传统实验室样本更接近人脑的条件。
通过更好地理解这些分子的组成和结构，科学家可以设计可能阻断疾病进展并带来更有效治疗方法的化合物。
"目前阿尔茨海默病的治疗方案效果还不够好，"研究合著者、化学与生物医学工程系教授阿亚卢萨米·拉马穆尔蒂(Ayyalusamy Ramamoorthy)说。
"这种疾病遵循一个复杂的过程。我们正在研究与记忆丧失有关的分子混乱，调查它们如何在大脑中促进有毒化合物，并试图阻止它们。"
工作原理：寻找阻断阿尔茨海默病的方法
研究人员仍在研究导致阿尔茨海默病的确切机制，但β-淀粉样蛋白被认为起着核心作用。这些蛋白质在受影响的大脑神经元中聚集在一起。研究表明，它们是追踪疾病进展和潜在治疗目标的良好基准。
通过绘制由脂质催化的β-淀粉样蛋白结构，研究人员可以开发出能够有效结合其表面并阻止其杀死大脑中神经元细胞的化合物。
"这就像一个极其复杂的拼图块，"拉马穆尔蒂说。"我们想创建另一个可以与之匹配的拼图块，并阻止它与大脑中负责记忆的某物结合。"
他们做了什么
为了找到那个拼图块的边缘，拉马穆尔蒂和研究团队使用了核磁共振(NMR)波谱仪。NMR波谱仪通过将样品置于强磁场中并施加无线电波来激发原子核来工作。通过测量原子核如何吸收和重新发射这些无线电波，科学家可以确定分子的化学成分等特性。
研究人员没有使用纯净样品，而是分析了与神经细胞膜中发现的脂质相互作用的β-淀粉样蛋白。这模拟了大脑中发现的细胞纠缠混合物。
他们用600兆赫波谱仪和1100兆赫波谱仪测量样品并比较结果。研究人员已经知道更高的磁场会增强β-淀粉样蛋白的光谱分辨率。这项研究表明，使用更高磁场的NMR波谱仪也能更好地识别真实样品中β-淀粉样蛋白的离散部分。
即使蛋白-脂质混合物整体看起来混乱，改进的测量揭示了组合样品内明显有序的片段，以及β-淀粉样蛋白内部核心的证据。
"当你拥有这些不同类型细胞的非晶态集合时，它们没有很好地排列。当你试图拍照时，看起来非常模糊，"拉马穆尔蒂说。"我们能够放大并看到蛋白质内的结构化区域。"
为何重要及未来研究
该研究表明，高磁场NMR波谱仪可以从存在于多种细胞类型的混合物中的β-淀粉样蛋白中识别信息。研究阿尔茨海默病的科学家不再局限于理想样品。他们可以研究复杂混合物，仍然获得原子级别的线索。
研究人员计划在未来研究中使用国家高磁场实验室的1.5千兆赫NMR波谱仪。
"这是世界上唯一一个拥有如此超高磁场(1.5千兆赫)NMR波谱仪的地方，"拉马穆尔蒂说。"我们希望克服挑战，克服开发潜在药物治疗阿尔茨海默病及相关疾病的障碍，这些资源对这项工作至关重要。"
更多信息
Jhinuk Saha等人，《高磁场NMR对神经节苷脂GD3催化的异质性Aβ42聚集体的分辨率增强》，《固态核磁共振》(2026)。DOI: 10.1016/j.ssnmr.2026.102093
关键医学概念
阿尔茨海默病
临床类别
神经学
由佛罗里达州立大学提供
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