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空间蛋白组+AI揭示阿尔茨海默病斑块微环境分子地形图

2026-08-31     来源:徕卡显微镜     点击次数:113

2026 AD/PD大会 Leica×Abcam联合解密

β-淀粉样蛋白(Aβ)斑块与磷酸化Tau缠结是阿尔茨海默病(AD)的两大标志性病理,已被研究多年,但有关“空间”的根本问题始终未解:

  • 这些病理结构并非均匀分布,斑块周围细胞是随机分布还是倾向特定细胞类型?
  • 病理微环境发生在大脑哪些区域,是否形成特定的空间秩序?

近年来,空间转录组学已揭示AD脑中显著的区域选择性脆弱性。例如有研究发现颞叶皮层对Tau病理具有特殊易感性,且Aβ与Tau病理的空间分布模式与认知功能障碍密切相关。而在蛋白组学层面,研究大多基于质谱检测,提供极高蛋白检测覆盖度的同时空间分辨率受限,基于组织原位成像的靶向蛋白组分析则从不同视角提供了单细胞层面的空间信息解读。

1、一整套方案,还原AD大脑“分子地形图”

在2026年国际阿尔茨海默病与帕金森病大会(AD/PD)上,Leica Microsystems与Abcam的联合团队展示了一项研究:利用Cell DIVE™多重免疫荧光成像平台+Abcam直标重组兔单抗+Aivia人工智能图像分析,对人AD及对照的FFPE脑组织进行超多标空间蛋白质组学分析,以单细胞分辨率还原了AD大脑的“分子地形图”。

研究在单张FFPE切片上构建了20+标志物的重组抗体panel,检测标志物覆盖AD病理及神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞及少突胶质细胞等多种细胞类型。所有抗体为来自Abcam的荧光直标抗体,经FFPE验证,随机分配成像轮次,未做额外优化以减少偏倚。


研究所用的抗体panel

在Cell DIVE平台上完成成像(4通道+DAPI,自动去自发荧光、校正与拼图)。经过多轮迭代的“染色-成像-淬灭”循环,完整拼接图像导入Aivia 15.0,完成AI驱动的细胞分割、分类与空间分析。


AD脑组织不同区域的Cell DIVE多重成像与标志物表达比例

2、斑块周围的“同心圆”

研究团队系统分析了枕叶(OL)、额叶(FL)、颞叶(TL)和中央后回(PG),核心发现如下:

a、病理标志物,Tau缠结在颞叶富集

所有AD脑区均出现Aβ斑块、p-Tau缠结、BACE-1和ApoE累积。与对照相比,神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞的分布在不同脑区间差异显著,少突胶质细胞相对一致。Tau缠结在颞叶含量最高,这与此前空间转录组研究的发现高度吻合,表明颞叶对Tau病理的易感性在蛋白水平同样成立。

b、枕叶独特的三层空间邻域结构

枕叶组织中,星形胶质细胞与少突胶质细胞聚集在内层(可能为白质区),神经元位于中央,其余细胞类型分布在外周。与之相应,多数AD相关标志物在中央与外周富集,淀粉样前体蛋白集中于内层。这种分层模式提示AD病理并非随机分布,而是呈现有序的空间结构和细胞邻域特征,这恰恰是传统bulk方法无法检测到的关键细节。


枕叶等区域的细胞邻域特征

03、斑块周围的三环梯度

这项研究的核心发现在于以Aβ斑块为中心的三环空间梯度模型:

  • C1(最内层,与斑块共定位)TMEM119⁺、IBA1⁺小胶质细胞与S100B⁺细胞最近,甚至与斑块共定位;
  • C2(环绕斑块的30μm圈)GFAP⁺、S100B⁺星形胶质细胞环绕斑块;
  • C3(远离斑块)NeuN⁺神经元与Olig2⁺少突胶质细胞分布在外围。

这一小胶质细胞紧邻斑块,星形胶质细胞在外围排列的空间分层格局,与最新发表的不同技术平台研究结果高度一致,相互验证,证实这一研究路线的可靠性。


Aβ斑块周围C1/C2/C3空间格局及富集热图

04、胶质细胞的空间分工与可重复性

小胶质细胞靠近斑块核心(可能直接参与Aβ吞噬清除),星形胶质细胞围绕斑块(可能参与炎症调节和血脑屏障维护),神经元和少突胶质细胞退避至远处。类似的三环模式同样出现在FL、TL和PG中,说明这并非局部偶然现象,而是AD脑中具有重复性的微环境特征。

3、从斑块到脑区,AD的空间密码

这项工作揭示了三条关键信息:

  • 病理微环境具有高度组织化的空间结构Aβ斑块是周围细胞反应的“空间组织核心”;
  • 不同脑区存在不同的病理微环境Tau在颞叶最富集,枕叶呈白质-灰质-外周分层;
  • 从空间视角改善诊疗基于斑块微环境的诊疗开发有望成为新策略。

4、可扩展、可重复的高分辨率空间蛋白组图谱绘制

这套Cell DIVE+Abcam直标抗体+Aivia AI的整合方案,以可扩展、可重复的方式绘制单细胞分辨率的疾病相关空间蛋白组图谱,为神经退行性疾病的空间结构提供了宝贵洞察。

Leica Microsystems:Cell DIVE全自动单细胞空间蛋白组系统

  • 灵活开放的平台350+验证抗体,10+验证并发表的抗体组合,使用成本友好
  • 多重免疫荧光成像支持在单张切片上对多达60个标志物进行高分辨率成像
  • 专利染料失活工艺高效可靠且温和,支持超多重循环染色并保持样本完整性
  • 卓越的图像质量16位sCMOS相机搭配专业图像处理算法,确保优越的全组织成像质量
  • 高通量全自动版本支持一站式工作流,最多可连续处理15张切片
  • AI图像分析Aivia基于AI完成图像、细胞分割与表型分析,把海量图像数据转化为可重复、可量化的单细胞空间表型结果

Abcam:一次有效,次次可靠的重组抗体

在超多标空间蛋白分析中,结果可靠与否,很大程度上取决于每一个抗体的特异性、灵敏度与批间一致性。本研究panel中的抗体全部采用经FFPE验证的Abcam重组单抗,荧光直标的形式大大简化实验操作,部分抗体(如Tau pT205、Synaptophysin、PGP9.5)甚至可以1:5000的超高稀释比使用。

Abcam依托兔杂交瘤专利技术开发的RabMAb®重组兔单抗,为这类高要求实验保驾护航:

  • 高特异性结果真实可靠,背景低
  • 高灵敏度可以使用更严格的条件,而无需担心信号强度的损失
  • 高可重复性重组技术生产,抗体批次间差异小,保证长期供应,数据高度可重复

Abcam经过多年长期的积累,目前已经开发了37,000+的重组单克隆抗体,覆盖肿瘤、免疫、神经科学、表观、代谢、感染性疾病等多个研究领域。

另外,Abcam还提供超过6,600种经IHC-P验证的无载体抗体:可直接进行抗体偶联,无需缓冲液置换或抗体纯化步骤,尤其适合Cell DIVE等mIHC多重成像平台。如需快速偶联,还可搭配Lightning-Link®偶联试剂盒,30秒手动操作,20分钟反应时间,直标抗体就准备好了!

参考文献
[1]. Sanchez-Molina P, Rosmus DD, Brownell D, et al. Spatial proteomic analysis in human Alzheimer's disease brains enables identification of microenvironment-dependent microglial cell states. Nat Neurosci, 2026, online ahead of print.

[2]. Nutma E, Fancy N, Weinert M, et al. Translocator protein is a marker of activated microglia in rodent models but not human neurodegenerative diseases. Nat Commun, 2023, 14: 5247.

[3]. Saito K, Goulding DS, Nolt GL, et al. High-resolution spatial profiling of microglia reveals proximity associated immunometabolic reprogramming in Alzheimer's disease. bioRxiv, 2025.

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