新型单克隆抗体71A1检测阿尔茨海默病体液中扩散性Aβ寡聚体性能远超Lecanemab

《Annals of Neurology》：Novel Monoclonal Antibody Detects Small Aβ Oligomers More Sensitively Than Lecanemab in Alzheimer's Disease CSF, Serum and Culture Media

为精准检测阿尔茨海默病（AD）病理相关的、可扩散的淀粉样β蛋白寡聚体（oAβ），研究人员对两种寡聚体偏好性抗体（71A1与Lecanemab）进行了头对头比较。研究发现，尽管两种抗体均能有效检测AD脑组织提取物，但仅有71A1可灵敏检测脑脊液、神经元培养基及血清中的低分子量扩散性oAβ，且其水平与AD核心tau生物标志物相关。该研究揭示了不同oAβ亚型在脑组织和体液中的分布差异，为开发用于监测AD进展与治疗效果的液体活检工具提供了新见解。

　　

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）是全球最常见的痴呆症，影响着数千万人的记忆与认知功能。其核心病理特征之一是大脑中淀粉样β蛋白（Amyloid β-protein, Aβ）的异常聚集，形成不溶性斑块。然而，越来越多的证据表明，在斑块形成之前，那些小而可扩散的Aβ寡聚体（oligomers of Aβ, oAβ）具有更强的神经毒性，可能是启动下游神经突触功能障碍和tau病理的关键角色。尽管近年来针对Aβ斑块的免疫疗法（如Lecanemab和Donanemab）在临床试验中取得了减缓认知衰退的突破，但如何准确检测和监测体内这些更具毒性、可扩散的oAβ，尤其是易于获取的体液（如脑脊液、血液）中的oAβ，一直是该领域的重大挑战。oAβ分子小、结构异质性高，无法用正电子发射断层扫描等神经影像学技术检测，而开发能灵敏、特异地识别体液中病理相关oAβ的工具，对于理解疾病机制、实现早期诊断和评估治疗效果至关重要。在这一背景下，比较不同特性的抗体对oAβ的识别能力，对于筛选最佳检测工具、指导未来治疗靶点设计具有重要意义。为此，研究人员在《Annals of Neurology》杂志上发表了一项研究，对两种具有寡聚体偏好性的单克隆抗体——已获批的临床治疗抗体Lecanemab和实验性抗体71A1——进行了一场全面的“头对头”性能比拼，旨在评估它们检测不同来源oAβ的能力差异。

为开展此项比较研究，研究人员主要采用了基于平板和微珠的酶联免疫吸附试验（ELISA）技术平台，并应用了尺寸排阻色谱法（SEC）对脑组织提取物中的Aβ寡聚体进行分离分析。研究所用样本包括：1）人工合成的不同大小Aβ聚集体（单体、二聚体、Aβ衍生的扩散性配体ADDLs）；2）阿尔茨海默病患者与对照者的脑组织水溶性提取物（“浸泡提取物”）；3）来自布里格姆妇女医院记忆与衰老队列的77例伴有认知障碍患者的脑脊液样本，这些样本均已通过Mayo诊所实验室检测了Aβ₄₂、总tau和磷酸化tau-181（p-Tau₁₈₁）等AD核心生物标志物；4）携带家族性AD突变的人诱导多能干细胞分化的神经元所分泌的培养上清；5）APP^NL-G-F基因敲入AD模型小鼠的脑组织匀浆与血清。

研究结果

平行比较两种寡聚体偏好性抗体在平板免疫分析中的oAβ捕获能力

研究人员建立并验证了使用生物素化的71A1或Lecanemab作为捕获抗体、Alexa-647标记的3D6作为检测抗体的夹心ELISA。结果显示，两种抗体对大型合成Aβ聚集体（ADDLs）均表现出优异的检测线性和灵敏度，且信号水平相近。然而，对于小型的合成Aβ二聚体/寡聚体（Aβ40(S26C)₂），只有71A1能够灵敏地检测到，而Lecanemab对其反应性很弱。竞争实验进一步证实，Lecanemab可以与71A1竞争结合大型ADDLs，但不影响71A1对小二聚体的识别，说明71A1对小分子量寡聚体具有独特的结合偏好。

Lecanemab优先结合脑组织而非体液中的oAβ；71A1则相反

在AD患者脑组织的水溶性提取物中，两种抗体均能检测到显著高于对照脑组织的oAβ信号。值得注意的是，Lecanemab检测到的信号平均是71A1的8.1倍，表明其靶向的Aβ聚集体在AD脑组织间质液中更为丰富。通过尺寸排阻色谱分析发现，Lecanemab检测到的oAβ信号分布与总Aβ₄₂的分布模式更相似，而71A1则相对更倾向于检测低分子量部分的oAβ。然而，在人体液样本中，情况截然相反。在77例患者脑脊液中，71A1/3D6检测到的oAβ水平与总tau和p-Tau₁₈₁水平呈显著正相关，并且能区分AD患者、非AD认知障碍患者以及年轻健康对照。相反，同样的脑脊液样本在Lecanemab/3D6平板检测中几乎检测不到信号（低于检测下限）。通过向脑脊液中“加标”回收实验，排除了脑脊液基质干扰的可能性，证实Lecanemab反应性oAβ在脑脊液中含量极低。尽管使用基于微珠的检测方法能在部分未稀释脑脊液中测到微弱信号，但其灵敏度和可用样本比例远不及71A1平板检测法。

Lecanemab和71A1在结合人神经元和血清oAβ上的差异敏感性

在携带不同家族性AD突变的人神经元培养基中，71A1检测到的oAβ水平能灵敏地反映出突变对Aβ产生的影响（例如，A673T保护性突变降低oAβ，瑞典突变升高oAβ），与Aβ₄₂单体水平的变化趋势一致。而Lecanemab/3D6检测在所有神经元培养基样本中均无法测到有效信号。在APP^NL-G-FAD模型小鼠中，两种抗体均能在脑组织匀浆中检测到随年龄增长而显著上升的oAβ水平，且Lecanemab的信号更强。但在匹配的血清样本中，只有71A1检测到了与脑内oAβ水平正相关的、随年龄上升的血清oAβ信号，而Lecanemab在多数血清样本中检测不到信号。

研究结论与重要意义

本研究的系统性比较揭示，尽管治疗性抗体Lecanemab能高效清除脑内斑块并强效检测AD脑组织提取物中的（尤其是高分子量）Aβ聚集体，但其靶向的Aβ形式在脑脊液、血清和神经元分泌组等体液中含量极低，难以检测。相比之下，实验性抗体71A1对小分子量、可扩散的Aβ寡聚体具有独特的高亲和力，使其能够灵敏、稳定地检测上述多种体液中的oAβ，并且其检测水平与AD核心病理生物标志物（tau磷酸化）密切相关。

这一发现具有多重重要意义：

1. 1.
   揭示了Aβ寡聚体群体的异质性与分布差异：明确了不同抗体所识别的Aβ寡聚体亚型在脑组织与体液中存在显著的分布差异，这对于理解Aβ病理的时空动态至关重要。
2. 2.
   为AD液体活检提供了有前景的新工具：71A1/3D6检测法展现了作为AD诊断和疾病进展监测的新型体液生物标志物的巨大潜力，特别是其与tau病理的相关性，可能使其成为反映疾病活跃度而非单纯淀粉样负荷的“动态”指标。
3. 3.
   指导未来研究与临床实践：研究提示，在筛选用于体液oAβ检测的抗体或评估不同免疫疗法的“靶点结合”效果时，需要考虑抗体对寡聚体大小和构象的特异性。71A1检测法未来或可用于监测接受Lecanemab、Donanemab等免疫治疗患者体内oAβ水平的变化，为疗效评估提供新维度。
4. 4.
   支持致病机制研究：71A1能够检测人神经元模型分泌的、与基因型相关的oAβ变化，使其也成为体外研究Aβ代谢与毒性机制的实用工具。

总之，该研究通过对两种关键抗体的直接比较，不仅深化了我们对Aβ病理复杂性的认识，更重要的是，它指向了71A1作为一种高灵敏度检测工具，在实现阿尔茨海默病的精准诊断、病情监测和治疗效果评估方面可能发挥的关键作用，为攻克这一顽疾带来了新的希望。