高通量筛选识别淀粉样纤维多态性荧光探针的创新策略

研究人员针对tau蛋白等淀粉样纤维多态性缺乏特异性识别工具的难题，通过蛋白适应性差示扫描荧光法(paDSF)高通量筛选Aurora染料库，发现可区分tau、α-synuclein和IAPP纤维亚型的荧光探针，其中L095成功标记阿尔茨海默病脑组织tau病理特征，为神经退行性疾病诊断提供新型分子工具。

　　

在神经退行性疾病研究中，tau蛋白异常聚集形成的淀粉样纤维多态性（amyloid fibril polymorphs）与疾病进展密切相关。然而，传统荧光探针如硫磺素T(ThT)虽能检测淀粉样纤维，却无法区分结构各异的纤维亚型。这种技术瓶颈严重制约着tauopathies（tau蛋白病）的精确诊断和发病机制研究。面对这一挑战，来自加州大学旧金山分校（University of California, San Francisco）等机构的研究团队在《Nature Chemistry》发表突破性成果，开发出高效识别纤维多态性的新型荧光探针筛选平台。

研究团队采用蛋白适应性差示扫描荧光法(protein-adaptive differential scanning fluorimetry, paDSF)这一创新技术，结合激发多重亮发射记录(EMBER)成像等验证手段，系统筛选了300余种荧光染料。通过构建26种tau纤维样本（包括野生型和P301S突变体），研究人员不仅发现了可区分tau纤维亚型的特异性探针，还成功将技术拓展至α-突触核蛋白(α-synuclein)和胰岛淀粉样多肽(IAPP)纤维体系。

关键技术包括：1）利用不同聚阴离子诱导产生tau纤维多态体；2）建立paDSF高通量筛选平台，通过温度依赖的荧光变化识别染料-纤维相互作用；3）开发EMBER成像技术实现单纤维粒子水平的多维光谱分析；4）采用转基因小鼠模型和人类阿尔茨海默病脑组织进行病理学验证。

研究结果方面，首先在"Tau fibril polymorph collection for screening"部分，通过有限蛋白酶解实验证实合成的tau纤维具有结构多样性，为后续筛选奠定基础。

直观展示了筛选流程设计。

"High-throughput screen to identify tau fibril fluoroprobes"部分显示，初筛获得27个阳性染料，包括香豆素(coumarin)和聚甲炔(polymethine)两类新型骨架。其中L031表现出广谱结合特性，而L077等染料则显示出对P301S突变纤维的选择性。

通过热图清晰呈现了筛选数据。

"Applying screening to other fibril-forming proteins"证实该平台具有普适性，在α-synuclein和IAPP筛选中分别获得19个和7个阳性染料，其中仅L089能同时识别三种淀粉样蛋白纤维。

展示了代表性染料的化学结构。

最引人注目的发现出现在"Tau pathology detected in ex vivo brain sections"部分。染料L095（匹那氰醇，pinacyanol）在Tg4510转基因小鼠和阿尔茨海默病患者脑切片中，不仅能标记神经原纤维缠结，还可特异性显示AT8抗体难以检测的神经突线程(neuropil threads)。

展示了这一重要发现。

这项研究的意义在于：1）建立了首个可系统识别淀粉样纤维多态性的高通量筛选平台；2）发现了香豆素和聚甲炔两类新型淀粉样结合骨架；3）开发的L095等探针为神经退行性疾病病理研究提供了新工具；4）证实纤维结构差异可转化为可检测的光谱特征。该技术有望推动tauopathies的精确分型诊断，并为开发特异性PET示踪剂奠定基础。正如作者强调，这种筛选策略可扩展至其他淀粉样蛋白体系，为攻克神经退行性疾病提供新的分子探针开发范式。