阿尔茨海默症相关淀粉样蛋白斑块的高灵敏度偏光成像研究

As one of the most significant characteristics of Alzheimer’s disease (AD), Aβ plaques are crucial for the pathogenesis and targeted therapies for AD. However, the structure and growth mechanism of Aβ plaques are still poorly understood, hindering the further analysis and efficient treatment of AD. Herein, we introduced a novel analytical method into the analysis of Aβ plaque: Mueller matrix imaging system for its label-free imaging with high sensitivity, quantitatively structural analysis as well as the relationship between its structures and the symptoms of AD. We used transmission/reflection modes, label/label-free modes to study the optical properties of Aβ plaques from sliced mouse brains and grown in vitro. With the polarization information of Aβ plaques, we analyzed their super-structures and growth mechanisms, further discussed the correlation between AD and the structures, growth conditions and growth mechanism of Aβ plaques. As a powerful analytical technique, Mueller matrix imaging system was introduced into the study of Aβ plaques for novel knowledge and crucial information in the understanding of AD.

淀粉样蛋白（Aβ）斑块是阿尔茨海默症的显著病理特征，也是重要的潜在致病原因和防治靶点，在阿尔茨海默症的研究中具有深远意义。但是目前对于Aβ斑块的堆积结构和生长机制了解甚少，其结构与生理环境和阿尔茨海默症病理的关系尚不明确，给疾病研究带来了极大困难。本工作在Aβ斑块的研究中引入新颖独特的高灵敏度偏光成像分析手段——穆勒矩阵偏光成像系统，定量、系统地研究Aβ斑块的堆积结构，实现非标记Aβ斑块的高灵敏度识别、结构分析及疾病相关性研究。运用透射／反射双模式、非标记／染料标记两种方式，多角度考察小鼠脑切片和类生理条件生长的Aβ斑块的全部偏光性质，推演Aβ斑块的堆积结构和生长机制，结合立体几何模型探讨Aβ斑块的生长条件与其结构的相关性，并探究不同病变阶段中Aβ斑块堆积结构、生长机制的差异。穆勒矩阵偏光成像分析作为一种强有力的新方法、新技术，将为阿尔茨海默症的诊断及机制研究提供重要信息。

淀粉样蛋白斑块、痛风晶体等生物多晶结构是大量疾病的重要病理特征，也可能是潜在的致病原因及疾病靶点，在相关疾病的研究中具有深远的意义。但是，由于多晶结构自身结构较为复杂，因此，在极为复杂的生物体系中，研究多晶结构的产生、发展、结构及抑制等相互作用极为困难，这为相应的疾病研究带来了极大的挑战。本项目突破了生物多晶结构及疾病相关性研究的瓶颈，采用自行构建的穆勒矩阵偏振成像系统，通过完整的偏振光学成像及大量独特性质染料的开发，实现了生物多晶结构的高灵敏度识别、结构分析及疾病相关性研究。本工作主要从三个方面，包括仪器构建、晶体生长研究及生物染料开发等三个方面展开研究，且在这三个方面均取得了大量研究成果。一方面从仪器构建出发，构建了垂直式旋转型穆勒矩阵偏振成像系统；同时从晶体角度研究不同生物多晶结构的产生及生长机制，探究其光学性质与结构的关系；另外，我们还设计性合成了一系列染料分子，并将该类染料分子作用与晶体，研究这类染料分子在晶体研究及生物体系中的应用。