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阿尔茨海默病的基因组学研究

随着我国老龄人口的快速增加,“老龄化社会”已成为关乎人口、疾病和经济学研究的重要议题。阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)作为老年人群中的高发神经退行性疾病,近年来受到社会广泛关注。AD以进行性认知功能下降和记忆丧失为主要特征,其病理机制复杂,涉及遗传、环境、生活方式等多因素交互作用。中国科学院北京基因组研究所研究员雷红星在中国科技馆“中科馆大讲堂”上指出:“基因与环境共同影响着AD的发病。”

AD是老年人的高风险疾病。西方统计显示,美国约有500万AD患者,按人口比例推算,中国患者数量更为庞大。2000至2013年间,艾滋病、心脏病、中风等疾病的致死率呈下降趋势,而AD的致死率却持续上升,表明目前尚未找到有效治疗方法。AD早期表现为记忆缺失,随着疾病进展(约7-8年),脑部损害加重,最终导致患者失去生活自理能力。

AD发病风险因素众多:年龄是最主要因素,85岁以上人群患病概率达40%-50%;女性认知下降速度更快;低教育水平者风险较高。此外,不良饮食习惯、缺乏运动、炎症性疾病(如心脏病、中风、高血压)、代谢疾病(如糖尿病、肥胖)等均与AD风险增加相关。最新研究证实,不良生活方式通过影响基因功能而致病。雷红星建议:“鱼虾、素食等健康饮食可降低风险;体力和智力活动同等重要,如学习新技能、多社交。”

不同类型AD与基因的关系。2009年,英国和法国研究团队在《自然·遗传学》上报告发现CLU、PICALM和CR1三个AD相关基因。AD分为早发型(30-60岁发病,多与家族遗传相关)和晚发型(占95%)。早发型主要由APP、PSEN1、PSEN2基因突变导致,呈常染色体显性遗传。晚发型风险基因中,APOE ε4等位基因风险最高:携带一个ε4拷贝使风险增加3倍,两个拷贝增加10倍以上。

AD发生机制研究新进展。AD病程包括轻度认知障碍、轻度、中度和重度阶段。诊断需结合认知测试、血尿检、脑影像等。传统观点认为脑萎缩是衰老不可避免的结果,但AD患者除脑萎缩外,还存在更严重病理改变。1980年代提出的“淀粉样蛋白假说”认为,β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积形成斑块,引发tau蛋白过度磷酸化导致神经元纤维缠结,进而引起神经细胞死亡和炎症。Aβ由APP蛋白剪切产生,正常情况下参与神经传导,异常聚集时阻碍信号传递并导致神经网络断裂。研究表明,在出现记忆问题前约10年,大脑已开始出现斑块和缠结,因此早期诊断至关重要。

AD的基因组学研究方法。雷红星介绍了三个前沿方向:1)利用芯片或测序技术研究遗传风险:早发型通过家系连锁分析,晚发型采用全基因组关联研究(GWAS)或全基因组测序。2)脑转录组分析:通过死后脑组织RNA测序,比较AD患者与正常人的基因表达差异,但样本采集需在死亡后数小时内完成,存在伦理挑战。3)干细胞技术:将体细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSC)并分化为神经细胞,用于研究风险基因变异的分子机制及潜在神经再生修复,目前仍处于探索阶段。

(责任编辑:泉水)