鑽石舞台

摘要：浙江大學藥學院李方園教授團隊和上海交通大學凌代舜教授團隊合作提出了運用有效的腦內離子水平檢測及其動態變化監測手段有助於神經退行性疾病診斷。主要介紹了金屬離子在細胞膜電位及細胞內生理活動中的重要作用及其在神經退行性疾病發生發展中的變化特點；總結了近年來腦部離子水平檢測手段的最新進展；提出了離子水平檢測及其動態變化監測手段在神經退行性疾病診斷中的應用前景。該綜述有助於更好地理解金屬離子在神經退行性疾病發生發展中的角色地位，並提示發展離子水平檢測及其動態變化監測手段在神經退行性疾病診斷中具有巨大潛力。

關鍵詞：神經退行性疾病、離子水平檢測、診斷、納米傳感器、小分子熒光探針

隨着人口老齡化的加劇，神經退行性疾病（如阿爾茲海默症、帕金森病和亨廷頓舞蹈病等）的患病率逐年上升，嚴重影響患者生活質量，加重社會醫療負擔。如何實現神經退行性疾病的早期診斷與早期干預成為亟需解決的重大問題。眾所周知，離子與人體多種生理活動密切相關，例如參與到細胞膜動作電位的產生和細胞內多種生命活動等。研究表明多種疾病在發生發展過程中都會伴隨着離子紊亂，尤其是在神經退行性疾病中。近年來，體內外離子檢測手段不斷發展，為神經退行性疾病的診斷提供了新的思路。

基於此，浙江大學藥學院李方園教授團隊和上海交通大學變革性分子前沿科學中心凌代舜教授團隊討論了運用有效的腦內離子水平檢測及其動態變化監測手段有助於神經退行性疾病診斷。相關成果「Neurodegenerative Disease Diagnosis via Ion-Level Detection in the Brain」發表在Advanced NanoBiomed Research上。該綜述第一作者為浙江大學藥學院陳穎博士，通訊作者為李方園教授和凌代舜教授。

合作團隊曾設計合成了一種通過配體表界面自組裝方法製備的超靈敏K+探針，首次在自由活動的生命體中實現了非侵入式的實時動態腦部神經活動監測。該工作為神經退行性疾病機制、神經衝動與行為關聯等腦部奧秘的探索提供了新思路。在本篇綜述中，首先介紹了離子紊亂與神經退行性疾病多種病理特徵的密切關係，如K+, H+, Na+和 Cl−紊亂導致神經細胞動作電位發生異常；Fe2+/3+, Cu+/2+, Mn2+/3+, Zn2+ 和Ca2+紊亂與病理性蛋白產生、氧化應激、細胞器功能異常和多種酶活性失衡有關。本綜述主要列舉了部分具有代表性、突破性的離子水平檢測手段，包括：1）非原位檢測方法，如運用拉曼散射光譜和x射線熒光光譜等技術對腦脊液等生物樣品進行離子檢測；2）原位檢測方法，如利用小分子熒光探針和納米傳感器等實現對神經細胞和腦組織內的離子水平檢測及其動態變化監測。基於離子紊亂在神經退行性疾病發生發展中的重要作用，本綜述最後闡述了離子水平檢測及動態變化監測手段在神經退行性疾病診斷中的巨大應用潛力，包括：1）利用離子紊亂與神經退行性疾病病變發生發展的關聯性，有望以離子作為診斷標記物，實現疾病的早期診斷；2）通過對離子的實時動態監測，有望在活體動物水平上深入探究神經退行性疾病發生發展機制；3）目前神經退行性疾病分期以臨床症狀為主要指標，而離子水平檢測及其動態變化監測有望從分子水平實現疾病的精準分期。因此，設計合成高靈敏度和高選擇性的離子特異性探針，實現對腦內離子水平檢測及其動態變化監測，有助於深入探究神經退行性疾病的發病機制，促進疾病的早期診斷。