综述：NCRAD：通过高质量生物样本与数据推进阿尔茨海默病研究

本综述系统阐述了国家阿尔茨海默病及相关痴呆症中心库（NCRAD）成立35年来在神经退行性疾病研究领域的核心贡献。文章重点介绍了NCRAD通过标准化操作流程（SOPs）、自动化存储系统（如Hamilton BiOS M10）和质量控制体系（QA/QC），为91项研究提供超过13.5万份样本的规模化生物样本库管理经验，并详述其在遗传发现（如PS1/PS2/APP基因）、功能基因组学（iPSC、转录组学）和生物标志物（ATN框架）开发中的关键作用。

　　

摘要

国家阿尔茨海默病及相关痴呆症中心库（NCRAD）自2002年成立以来，已成为支持阿尔茨海默病（AD）及相关痴呆症（ADRD）研究的核心资源。通过标准化收集、处理及储存来自91项研究的超过135,000名参与者样本，NCRAD建立了涵盖DNA、血浆、血清、脑脊液（CSF）、外周血单核细胞（PBMCs）及诱导多能干细胞（iPSCs）的多维度生物样本库，并分发超过440,000份样本至全球300余个研究团队。

1 引言

AD与ADRD作为复杂的神经退行性疾病，其研究长期受限于高质量生物样本的可及性。NCRAD通过与美国国家老龄化研究所（NIA）的合作协议，建立了支持生物标志物发现、遗传研究和治疗开发的国家级资源库。其标准化操作流程与严格质量保证体系，显著提升了研究的可重复性与科学性。

2 历史演进

NCRAD的前身可追溯至1990年印第安纳AD研究中心（ADRC）的细胞库核心。早期工作集中于早发性AD（EOAD）家系的DNA收集，推动了早老素1（PS1）、早老素2（PS2）和淀粉样前体蛋白（APP）基因的发现。2002年转型为U24合作协议后，NCRAD正式成为国家生物样本库，并逐步扩展至晚发性AD（LOAD）和功能基因组学研究领域。2015年后，随着ATN（Aβ、tau、神经退行）生物标志物框架的建立，NCRAD进一步加强对血浆、CSF等液态活检样本的收集与标准化处理。

3 高质量样本的质量控制体系

NCRAD通过自动化液体处理系统、核酸提取平台（如磁珠法DNA/RNA提取）和超低温存储系统（-80°C Hamilton BiOS M10）确保样本一致性。其质量控制包括：

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  样本鉴定：采用96-SNP指纹阵列验证样本身份及APOE基因型

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  参考池系统：为血浆、血清、CSF创建研究特异性参考池，控制检测批次效应

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  核酸质量：DNA纯度（260/280比值1.65-2.2）、RNA完整性（RIN值平均8.5）

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  信息管理：2025年启用OpenSpecimen系统实现样本全生命周期追踪

4 研究范围与样本类型

NCRAD支持的91项研究涵盖EOAD、LOAD、额颞叶痴呆（FTD）、帕金森病（PD）、唐氏综合征等多种疾病类型（表1）。样本类型包括：

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  DNA（81项研究，11.6万参与者）：用于全基因组关联研究（GWAS）和测序（ADGC、ADSP项目）

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  液态活检：血浆（64项研究）、血清（31项研究）、CSF（24项研究）

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  细胞资源：PBMCs（16项研究）用于iPSC生成，已储存480株iPSC系

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  组织样本：尸检脑组织（5项研究）及粪便宏基因组样本（2项研究）

  纵向样本收集达9次随访，支持生物标志物动态分析（图2）。

5 遗传研究与功能基因组学贡献

NCRAD作为阿尔茨海默病遗传学联盟（ADGC）和测序项目（ADSP）的核心基地，推动了一系列突破：

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  遗传发现：鉴定75个AD风险位点，包括TREM2、PLCG2等小胶质细胞相关基因

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  干细胞研究：与NIH CARD合作开发200例ADNI参与者iPSC系，支持疾病建模与药物筛选

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  转录组学：提供血液与脑组织RNA样本（RIN>8），用于基因表达与剪接分析

6 样本分发与数据共享模式

NCRAD采用盲法样本分发系统（图4），要求研究者将生成数据返回至NIAGADS、NACC等公共数据库。已分发样本包括：

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  32.6万份DNA用于遗传研究

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  7.6万份血浆用于ATN生物标志物验证

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  9679份CSF用于新型生物标志物开发

  数据共享覆盖1100余篇出版物，涉及遗传风险、影像表型及多组学整合分析。

7 多 Repository 协作网络

NCRAD与印第安纳大学神经退行性疾病生物样本库网络（包括BioSEND、PPMI）共享标准化协议与基础设施，支持跨疾病研究（帕金森病、亨廷顿病等）。该整合模型实现样本互认、数据比较与资源优化，推动神经退行性疾病的交叉研究。

8 未来方向

NCRAD将持续扩展多组学样本资源（如肠道微生物组、代谢组），深化人工智能在生物标志物挖掘中的应用，并探索个体化研究结果的伦理返回机制。通过持续创新与跨领域合作，NCRAD致力于推动ADRD的精准诊断与治疗开发。