微电机驱动平台用于在转基因胰岛淀粉样蛋白小鼠模型中沿假定的血浆 - 脑 - 视网膜轴进行淀粉样蛋白病理的早期微创监测

《Biosensors and Bioelectronics》：Micromotor-enabled platform for early, minimally invasive monitoring of amyloid pathology along a putative plasma–brain–retina axis in a transgenic islet amyloid polypeptide mouse model

　　**摘要**越来越多的证据表明，代谢功能障碍导致神经退行性病变，从而引出了“3型糖尿病”假说。在此背景下，人类胰岛淀粉样多肽（hIAPP）作为一种高度淀粉样变性的肽，已成为连接外周代谢功能障碍和神经退行性病变的潜在分子纽带。在此，我们开发了一种体外混合平台，集成了基于微马达（MM_GO-AuNP）的电化学适配体检测法，用于在高脂肪饮食（HFD）条件下检测人类IAPP过表达转基因（Tg）小鼠和野生型（Wt）小鼠循环中的淀粉样蛋白-β42寡聚物（AβO₄₂）。该设计使得能够对循环AβO₄₂进行纵向监测，同时评估组织淀粉样沉积及相关改变，为假定的血浆-脑-视网膜轴提供了初步证据。MM_GO-AuNP能够实现快速（5分钟）、微创（5 μL）的无标记电化学检测，通过方波伏安法（SWV）检测小鼠血浆中的循环AβO₄₂。纵向监测显示，在早期阶段血浆AβO₄₂增加，早于认知和运动缺陷。血浆AβO₄₂水平与海马淀粉样沉积相关，并且与通过免疫荧光（IF）评估的视网膜淀粉样相关变化具有定性一致性，以及与高脂肪饮食（HFD）加剧的行为和代谢改变相关，证明了该方法在早期阶段检测AβO₄₂的敏感性。纵向分析揭示了淀粉样素累积的异质性，一些胰岛显示淀粉样素沉积增加，而其他一些则表现出与β细胞衰老一致的特征。这些发现表明，代谢功能障碍与淀粉样相关神经退行性病变之间可能存在潜在联系，这与“3型糖尿病”假说一致。总体而言，这种集成的基于微马达的框架能够实现非终末纵向分析，并展示了活性微马达生物传感在量化早期循环AβO₄₂生物标志物并将其与组织淀粉样病理和生理结果联系起来方面的潜力，从而支持淀粉样相关神经退行性病变的检测和监测。**章节摘录****引言**神经毒性淀粉样肽的累积是几种神经退行性疾病的标志。在阿尔茨海默病（AD）中，细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块是定义性的神经病理特征之一，也是最早可检测到的病理变化之一，比临床症状的出现早多年（Zetterberg等，2026；Valletta等，2026）。Aβ的渐进性累积破坏了神经元功能和网络连接，特别是在**电化学测量**用于AβO₄₂检测的电化学测量是通过方波伏安法（SWV）进行的，扫描速率为25 mV s^-1，调制幅值为50 mV，频率为25 Hz。电流在0.1 M KCl、0.01 M PBS中存在5 mM Fe(CN)₆^3-/4-的条件下测量；在将所得的MM_GO-AuNP-Apt_AβO42-AβO₄₂沉积到DRP-110 SPCE的工作电极表面之后。在所有目标分子的电化学传感中，电极必须处于水平位置，并带有少量**程序**关于动物模型、实验设计、动物实验、组织处理和染色程序、图像采集和定量分析，以及行为测试的详细信息，已在补充信息中提供。**结果与讨论**实验研究设计如图S1所示。疾病进展通过连续血浆采样从1个月到8个月大进行纵向监测，无需处死动物。为确保全面分析，研究围绕双队列纵向设计进行组织，使得能够在两个关键的病理阶段比较Wt和Tg小鼠：(i) 4个月大的小鼠（早期病理，断奶后高脂肪饮食3个月）和 (ii) 8个月大的小鼠（晚期病理，**结论**将基于微马达的方法与生理相关的Tg-hIAPP小鼠模型相结合，使得能够通过微创、非终末血液采样，对血浆中的循环AβO₄₂进行早期和纵向量化，同时对视网膜和海马组织中淀粉样相关变化进行表征。由于微马达平台的低样本量要求和高度灵敏的检测，该策略在提供系统性变化综合信息的同时**CRediT作者贡献声明****Sarai Iglesias-Fortes:** 写作 – 审阅与编辑，方法学，调查，概念化。 **álvaro Gallo-Orive:** 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原始草稿，验证，方法学，调查，形式分析，数据管理，概念化。 **María Moreno-Guzmán:** 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原始草稿，验证，监督，方法学，调查，形式分析，数据管理，概念化。 **Marta Sanchez-Paniagua:** 写作 – 审阅与编辑，**未引用参考文献**Escarpa和Jurado-Sánchez，2025；Huang等，2007；Luchsinger和Mayeux，2004；Marzban等，2005；Viola和Klein，2015；Zetterberg和Bendlin，2026；Zuker，2003。**利益冲突声明**作者声明他们没有已知的相互竞争的财务利益或个人关系，这些可能影响本文所报道的工作。**利益冲突声明**? 作者声明他们没有已知的相互竞争的财务利益或个人关系，这些可能影响本文所报道的工作。**致谢**本工作得到了由MCIN/AEI/10.13039/501100011033和FEDER、欧盟资助的PID2023-152298NB-I00项目，以及来自科学与创新部的PID2020-113361RB-I00项目的资金支持。álvaro Gallo-Orive | María Moreno-Guzmán | Sarai Iglesias-Fortes | Gema García | Carlos Guillén | Marta Sanchez-Paniagua | Alberto Escarpa