阿茲海默病是全球影響范圍最廣的老年失智癥，在全球有超過4000萬名患者。由于其病因至今尚不完全確定，因此也沒有有效的治療手段。同時由于該病影響患者的認知、行為、日常功能和生理學等多個方面，確診阿茲海默病也不是一件容易的事情。
目前對于阿茲海默病的診斷主要依靠醫生對于患者出現的癥狀的觀察，加上一些認知功能和情感功能的測試，這一過程中并沒有可以依賴的定量指標。此外，由于不是所有的患者都會出現這些癥狀，并且還需要與正常衰老過程區分，對于阿茲海默病的診斷并不精確，很大程度上依賴于醫生的經驗和判斷。
最近，來自美國俄亥俄州立大學的華人學者張明君教授團隊發表了一項新研究，它通過計算機算法，整合了這個團隊新發現的生物標記物，并輔以患者的認知功能測試，能對阿茲海默病進行診斷，并能預測患者的病情發展。這個新方法發表在了《科學》雜志子刊《Science Advances》上。在這項研究中，張明君教授的團隊采集了24名阿茲海默病患者和10名健康志愿者的腦脊液和血液樣本，并收集了他們的醫療記錄，包括多年來的神經學檢查和認知功能測試結果。
▲本研究的設計流程（圖片來源：《Science Advances》）
研究人員首先使用了多種納米級別的檢測技術在患者的血液和腦脊液樣本中尋找那些與阿茲海默病有關的生物標記物。他們從患者的腦脊液樣本中分離了蛋白聚合物，分析發現阿茲海默病患者與健康志愿者相比，腦脊液中蛋白聚合物的數量更多，尺寸更大。接下來他們使用原子力顯微鏡測量了這些蛋白聚合物的剛度，結果發現，阿茲海默病患者腦脊液中的蛋白聚合物剛度更高，并且剛度和病情嚴重程度呈明顯的正相關。這些發現符合患者腦部的病理學發展，即阿茲海默病的進程伴隨著β淀粉樣蛋白和tau蛋白的聚積和纖維化。
在患者的血液樣本中，研究人員使用了包裹著β淀粉樣蛋白的原子力顯微鏡探針來檢測血液中的β淀粉樣蛋白含量。結果發現阿茲海默病患者血液中的β淀粉樣蛋白含量少于健康志愿者。這也符合關于阿茲海默病的傳統觀點，即隨著病情發展，更多的β淀粉樣蛋白會聚積在患者腦部，導致血液中β淀粉樣蛋白含量下降。
▲研究人員表示，與醫生診斷相比，該工具的穩定度更高（圖片來源：《Science Advances》）
隨后，研究人員開發了一個基于卡爾曼濾波的算法，他們將每位患者的生物標記物和認知功能測試歷史輸入了計算機，并以此對患者的病情嚴重程度做出診斷。他們發現，患者接受認知測試的次數越多，診斷的正確率越高。在擁有超過6次就診記錄的患者中，這一算法的診斷錯誤率已經降到了5%以下，研究人員認為，繼續增加測試次數能夠提高的診斷正確率非常有限。通過分析這些患者的病情發展過程，這個算法還能夠預測每位患者的接下來的病情發展，并提出最佳的復診時間。這些數據將在保證醫生能夠掌握患者病情發展的前提下，最大限度的提高醫院和醫生的效率。
張明君教授表示：“先前，我們還不能預測疾病的發展有多快，但這個工具可以做到這一點。我們知道每個患者的發展速度是不同的。同時分析與疾病相關的多個指標能夠一下子提高診斷和預后分析的可靠性。”
研究人員希望，通過這個算法能夠幫助醫生盡早診斷阿茲海默病患者并開始治療。此外，這個算法對于中后期患者病情發展速度的預測，也有望幫助加速針對這一階段患者的藥物研發。
我們希望這項研究能夠早日轉化為臨床應用，幫助阿茲海默病患者和醫生更好地了解病情，及時帶來有效的疾病控制手段。