摘要:本综述全面概述了用于制造植入式微电极的 3D 打印技术,用于在心血管和神经退行性疾病的早期诊断中电化学检测生物标志物。这些疾病的早期诊断对于改善患者预后和减轻医疗系统的负担至关重要。生物标志物是这些疾病的可测量指标,而植入式微电极为其电化学检测提供了一种有前途的工具。在这里,我们讨论了各种 3D 打印技术,包括立体光刻 (SLA)、数字光处理 (DLP)、熔融沉积成型 (FDM)、选择性激光烧结 (SLS) 和双光子聚合 (2PP),重点介绍了它们在微电极制造中的优势和局限性。我们还探讨了用于构建植入式微电极的材料,强调了它们的生物相容性和生物降解特性。研究了电化学检测的原理和所使用的传感器类型,重点介绍了它们在检测心血管和神经退行性疾病的生物标志物中的应用。最后,我们讨论了 3D 打印植入式微电极领域的当前挑战和未来前景,强调了它们在改善早期诊断和个性化治疗策略方面的潜力。关键词:3D 打印、植入式微电极、心血管和神经退行性疾病、电化学检测、早期诊断、个性化治疗、立体光刻、生物标志物
神经退行性痴呆是进行性疾病,由于脑外基质中错误折叠的蛋白的积累,导致不同大脑区域的神经元网络分解,例如淀粉样蛋白,例如淀粉样蛋白或内部神经元或其他大脑的细胞类型。正在使用和实施体内流体中的几种诊断蛋白生物标志物,例如阿尔茨海默氏病。但是,仍然缺乏针对痴呆症的合作性和其他原因的生物标志物。这种基于生物流体的生物标志物可实现诊断和治疗的精确医学方法,允许更多有关潜在疾病过程的信息,并促进临床试验中患者纳入和评估工具的开发。设计研究以发现新型生物流体生物标志物时,技术的选择是重要的起点。但是有很多技术
流行病学研究表明,创伤性脑损伤(TBI)增加了发展神经退行性疾病(NDS)的风险。但是,这种风险是基本不明的分子机制。TBI触发了广泛的表观遗传修饰。同样,诸如阿尔茨海默氏症或帕金森氏症之类的NDS与许多表观遗传变化有关。尽管表观遗传变化在TBI之后可能会持续存在,但如果这些修饰增加后来ND发育和/或痴呆症的风险,则尚未解决。我们简要回顾了与TBI相关的表观遗传变化,并指出了可能有助于某些修改的长期持久性的推定反馈回路。然后,我们专注于表明持续性TBI相关的表观遗传变化的证据可能有助于病理过程(例如,神经炎症),这可能有助于促进特定NDS的发展 - 阿尔茨海默氏病,帕金森氏病或慢性创伤性脑瘤。最后,我们讨论了可能有助于预防或延迟NDS开发的TBI疗法的可能方向。
引言当前的生活方式模式显然有助于肥胖,心血管疾病(CVD)和神经退行性疾病的发生率的增加,包括阿尔茨海默氏病(AD)。增加衰老是AD发病率不断增长的主要原因之一。尽管在肥胖和神经变性领域进行了深入的研究,但仍然没有有效的疾病特异性疗法。原因是多因素的原因,包括缺乏对疾病的潜在机制的了解,对疾病潜在介体的亚最佳靶向以及缺乏概括患者疾病的临床前模型[1]。此外,导致各自疾病的病理过程的发展窗口仍然定义。尽管有人建议肥胖与CVD以及肥胖和神经退行性疾病之间存在直接关系,但联系这些病理学的确切机制难以捉摸。
阿尔茨海默病是一种渐进性神经退行性疾病,其特征是近期情景记忆、语言、视觉空间功能和执行功能的丧失,以及疾病后期的神经行为异常。3 在疾病的中后期,可能会出现幻觉、焦虑和抑郁。病理学上,AD 的特征是淀粉样斑块和神经原纤维(或 tau)缠结,导致神经元丢失。4 阿尔茨海默病有两种类型——早发性和晚发性。早发性非常罕见(不到 10% 的 AD 病例),症状首次出现在 30-65 岁。它通常是遗传性的。晚发型 AD 是最常见的类型,可能与 APOE 基因有关,通常在 65 岁后才出现症状。5,6 人类有三种主要的基因多态性,即 ɛ2、ɛ3 和 ɛ4,其中 ɛ4 的基因表达是导致晚发型 AD 的最重要风险因素之一。6,7 阿尔茨海默病的病因
摘要:与原代氨基酸,蛋白质和核酸的原代氨基糖基团的非酶促反应,其次是氧化降解将导致形成晚期糖基化末端生产(年龄)。年龄对导致神经系统疾病发作的细胞损伤产生多因素的影响。年龄与晚期糖基化最终产物(RAGE)的受体的相互作用有助于细胞内信号传导的激活以及促炎性转录因子的表达和各种流动性细胞因子。这种炎症信号级联反应与各种神经系统疾病有关,包括阿尔茨海默氏病(AD),创伤性脑损伤的次要作用(TBI),肌萎缩性侧面硬化症(ALS)和糖尿病神经性病变以及其他年龄相关的糖尿病和其他糖尿病和糖尿病(包括糖尿病)。此外,肠道微生物群和肠内炎症的失衡也与内皮功能障碍,血脑屏障破坏(BBB)以及AD和其他神经疾病的发作和进展有关。年龄和愤怒在改变肠道菌群组成中起着重要作用,从而增加了肠道渗透性并影响免疫相关细胞因子的调节。通过基于小分子的治疗剂对年龄 - 划分相互作用的抑制,可防止与年龄 - 划分相互作用相关的事件的炎症级联,从而减轻疾病进展。一些愤怒的拮抗剂,例如Azeliragon,目前正在临床发育中用于治疗包括AD在内的神经系统疾病,尽管目前尚未基于RAGE拮抗剂进行FDA批准的治疗学。本综述概述了年龄 - 分段相互作用是神经系统疾病发作的主要原因以及基于愤怒拮抗剂为神经疾病开发治疗疗法的当前努力。
摘要:人类是视觉主导的物种;我们感知到什么取决于我们看向何处。因此,眼球运动 (EM) 对我们与环境的互动至关重要,实验结果表明,EM 会受到神经退行性疾病 (ND) 的影响。这可能是 ND 中某些认知和运动障碍的原因。因此,我们旨在确定 EM 诱发反应的变化是否可以告诉我们 ND(例如阿尔茨海默病 (AD) 和帕金森病 (PD))在不同阶段的进展情况。在本综述中,我们分析了心理、神经和 EM(扫视、反扫视、追踪)测试的结果,以使用机器学习 (ML) 方法预测疾病进展。借助 ML 算法,我们能够从高维参数空间中找到与 ND 症状相关的显着 EM 变化,从而让我们深入了解 ND 机制。所描述的预测算法使用各种方法,包括粒度计算、朴素贝叶斯、决策树/表、逻辑回归、C-/线性 SVC、KNC 和随机森林。我们证明了 EM 是评估 PD 和 AD 症状进展的可靠生物标记。这两种疾病都存在 3D 空间导航问题。因此,我们研究了虚拟空间中的 EM 实验,以及它们如何帮助发现与神经退行性疾病相关的大脑变化,例如与位置或/和方向问题相关的变化。总之,具有临床症状的 EM 参数是强大的精密仪器,除了借助 ML 预测 ND 进展的潜力外,还可用于指示这两种疾病的不同临床前阶段。
1 自由撰稿人,伦敦国王学院,英国伦敦 2 牛津大学精神病学系痴呆症平台主任,英国牛津 3 剑桥大学心理学系认知计算神经科学教授,英国牛津 4 牛津大学精神病学系高级临床研究员,英国牛津 5 牛津大学医院 NHS 基金会信托神经精神病学顾问,英国牛津 6 伦敦帝国理工学院脑科学系和英国痴呆症研究所中心,英国牛津 7 伦敦大学学院医学图像计算中心和计算机科学系,伦敦高尔街,英国伦敦 8 曼彻斯特大学健康科学学院,生物、医学和健康学院,英国曼彻斯特牛津路,M13 9PL 9 杰弗里·杰斐逊脑研究中心,曼彻斯特学术健康科学中心,英国曼彻斯特 10 马克斯·普朗克动态与自组织研究所和伯恩斯坦的 Schiemann Kolleg 小组组长和研究员德国哥廷根计算神经科学中心 11 英国剑桥大学 MRC 认知与脑科学部及剑桥大学医院 NHS 基金会临床神经科学系 12 英国利兹大学医学院 13 英国伦敦皇后广场伦敦大学学院神经病学研究所神经退行性疾病系 14 瑞典默恩达尔哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院神经科学与生理学研究所精神病学与神经化学系 15 瑞典默恩达尔萨尔格伦斯卡大学医院临床神经化学实验室 16 英国伦敦伦敦大学学院英国痴呆症研究所 17 中国香港清水湾香港神经退行性疾病中心
摘要:神经退行性疾病 (NDD),例如阿尔茨海默病 (AD) 和帕金森病 (PD),是一组主要影响中枢神经系统 (CNS) 功能的异质性疾病。一部分 NDD 表现出 CNS 功能障碍和肌肉退化,如神经节苷脂沉积症 1 (GM1) 和 PD 晚期所观察到的。神经肌肉疾病 (NMD) 是一组患者表现出原发性进行性肌肉无力的疾病,包括杜氏肌营养不良症 (DMD)、庞贝病和脊髓性肌萎缩症 (SMA)。NDD 和 NMD 通常具有遗传成分,这会影响关键细胞过程的生理功能,从而导致发病。目前,大多数此类疾病尚无治愈或有效治疗方法。目前已完成或正在进行 200 多项临床试验,以确定有前景的基因治疗方法的安全性、耐受性和有效性。因此,基于基因治疗的疗法(包括病毒或非病毒递送)对于治疗 NDD 和 NMD 非常有吸引力。特别是,腺相关病毒载体 (AAV) 是 NDD 和 NMD 基因治疗的一个有吸引力的选择。然而,全身递送后已发现局限性,包括这些疗法穿越血脑屏障 (BBB) 的能力不佳、递送过程中颗粒降解、治疗期间患者免疫系统反应性高以及可能需要重复给药。为了规避这些限制,一些临床前和临床研究建议通过脑脊液 (CSF) 进行鞘内 (IT) 递送以靶向中枢神经系统和外周器官。与全身递送相比,CSF 给药可以大大改善小分子和药物向大脑和脊髓的递送。在这里,我们回顾了 AAV 生物学和载体设计元素、不同的治疗给药途径,并强调 CSF 递送是一种有吸引力的给药途径。我们讨论神经肌肉和神经退行性疾病的不同方面,例如发病机制、突变概况以及与疾病相关的生物过程。我们还描述了 NDD 和 NMD 的特征,并讨论了这些疾病的病毒和非病毒基因治疗和酶替代策略的当前治疗方法和临床进展。
1 人类基因治疗旨在修改或操纵基因的表达或改变活细胞的生物学特性以用于治疗。FDA 通常认为人类基因治疗产品包括所有通过转录或翻译转移的遗传物质或通过特异性改变宿主(人类)基因序列来介导其效果的产品。基因治疗产品的一些例子包括核酸(例如质粒、体外转录的核糖核酸 (RNA))、转基因微生物(例如病毒、细菌、真菌)、用于人类基因组编辑的工程化位点特异性核酸酶以及体外转基因人类细胞。当基因治疗产品适用于预防、治疗或治愈人类疾病或病症时,该类产品符合《公共卫生服务 (PHS) 法》第 351(i) 节 (42 USC 262(i)) 中“生物产品”的定义(请参阅《联邦公报通知:现行法定权力对人体体细胞治疗产品和基因治疗产品的应用》(58 FR 53248,1993 年 10 月 14 日),https://www.fda.gov/media/76647/download)。2本指南中的原则也可能适用于用于其他类型神经系统疾病(包括神经发育障碍)的 GT 产品。