毛细血液采样在神经退行性疾病中的应用——筛查与监测脑健康的未来？

《Expert Review of Neurotherapeutics》：Capillary blood sampling in neurodegenerative diseases – the future for screening and monitoring brain health?

　　

摘要 引言：基于血液的生物标志物在神经退行性疾病研究领域中正越来越多地被用于指示患者的疾病状态。随着对大规模预防性试验重视程度的不断提高，开发经济高效且易于获取的这些生物标志物采样方法势在必行。微量采样，即采用干血斑（DBS）、干血浆斑（DPS）和上臂装置（UAD）的形式，可能是一种解决方案。 涵盖领域：在此，研究人员综述了近期探索DBS、DPS和UAD检测神经退行性血液生物标志物有效性的研究。总体而言，DPS和UAD展现出最大的潜力，其检测的pTau-217、NfL和GFAP浓度与金标准静脉血浆或脑脊液（CSF）中的浓度具有良好至极佳的相关性。然而，尽管这些结果显示出实施微量采样的令人兴奋的前景，但在样本变异性、储存和处理方面仍存在局限性。 专家意见：验证DPS和UAD采样仍需大量工作：当前的研究较为零散，且涉及不同的队列，缺乏标准化的微量样本提取和分析方法，并且对前处理分析环节影响的认识不足，这意味着目前其在临床试验中的广泛应用受到限制。但研究团体和产业界的现有努力表明，毛细微量样本在检测多种生物标志物方面具有巨大潜力。

论文解读

研究背景与问题

全球人口老龄化导致阿尔茨海默病（AD）等年龄相关性神经退行性疾病患病率升高。目前的诊断路径依赖专科医生、认知测试、PET扫描和腰椎穿刺，这些程序耗时且昂贵，且通常在症状出现后才进行。已知一旦出现症状，神经退行性病变已经发生了一段时间。英国阿尔茨海默学会委托的一项审查显示，英国痴呆症诊断的年成本估计为8010万英镑（2024年），而早期诊断和干预可节省每人8800至44900英镑的费用，主要来自延迟入住养老院。因此，基于血液的生物标志物正被越来越多地应用。例如，血浆磷酸化tau蛋白苏氨酸217位点（pTau-217）在疾病检测中表现出强大的灵敏度和准确性，已被批准用于临床。其他标志物如胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和神经丝轻链（NfL）也被用作次级标志物。

随着血液生物标志物的广泛应用，对更便捷的样本采集和存储方式的需求日益增长。“微量采样”作为一种解决方案应运而生，它只需收集少量血液，可在诊所或家中进行，然后送至实验室分析。微量采样不仅更易获取，而且比传统筛查或诊断方法更具成本效益。例如，微量采样设备每个成本约15-30英镑，远低于CT或淀粉样蛋白-PET扫描的成本（约137-850英镑），也低于CSF或血浆样本冷链物流的成本。此外，居家测试还可省去采血或腰椎穿刺所需的临床人员费用。

研究方法与技术

本研究是一篇综述性论文，系统回顾和评估了三种主要的毛细微量采样技术：干血斑（DBS）、干血浆斑（DPS）和上臂装置（UAD）。研究人员检索并分析了近年来探索这些技术用于检测神经退行性血液生物标志物有效性的相关研究。关键技术方法包括：1）干血斑（DBS）：将指尖或足跟刺出的全血滴在滤纸上风干后冷藏或冷冻保存。2）干血浆斑（DPS）：使用血浆分离卡（如Capitainer SEP-10和Telimmune DUO）从全血中在线分离血浆并使其干燥。3）上臂装置（UAD）：如TASSO+和TAPII设备，通过微针或微刀片刺破上臂皮肤，将全血直接收集到微型试管中。研究中涉及的样本队列来源多样，包括不同研究机构招募的认知正常个体、轻度认知障碍（MCI）患者和AD患者等。

研究结果

1. 干血斑（DBS）

DBS历史悠久，已在神经退行性疾病领域用于检测颗粒蛋白前体和NfL等生物标志物，并与匹配血浆具有良好的相关性。然而，DBS存在显著挑战，包括红细胞压积计数（HcT）、所用DBS卡片类型、血斑本身的异质性、打孔位置、分析物的化学物理性质以及运输和储存条件（温度和时长）导致的浓度变异。新型DBS设备如HemaSpot、Mitra和Capitainer B50虽能标准化收集体积，但仍受溶血和储存条件的影响。

2. 干血浆斑（DPS）

DPS通过产生干血浆斑点解决了DBS的部分问题。初步探索性研究使用静脉血制备的DPS（DPS^VEN），发现Telimmune DPS^VEN测得的NfL、GFAP、pTau-181和pTau-217浓度与静脉血浆高度相关，但Aβ40、Aβ42及其比值不相关。然而，毛细血制备的Telimmune DPS（DPS^CAP）与血浆的相关性仅为中等。一项重要研究（Huber等人）比较了Capitainer和Telimmune两种DPS^CAP设备与匹配静脉血浆的结果，发现两者合并后的pTau-217浓度与血浆具有强一致性。分别评估时，Capitainer DPS^CAP的pTau-217相关性更高，但其NfL和GFAP相关性却明显低于Telimmune DPS^CAP。在储存方面，DPS样本在室温下可保持与血浆的良好相关性长达6个月，但超过此时间，分析物浓度会持续降解。

3. 其他毛细采样方法（如TASSO+）

另一种方法是直接将指尖血收集到EDTA涂层微量管中邮寄分析，但仍面临采样挑战。随后出现的UAD设备（TASSO+和TAPII）提供了新选择。虽然尚无同行评议出版物评估UAD用于神经退行性疾病生物标志物分析，但初步研究报告了积极结果：UAD血浆与静脉血浆的NfL和GFAP相关性很强（ρ >0.85），但pTau-217相关性较弱。在高多重炎症和神经学检测中，UAD血浆与静脉血浆的相关性因分析物而异。UAD的优势在于可选择血清或EDTA血浆管，并能收集更大体积用于多次检测，且采样成功率高、疼痛感低。但其局限性在于需尽快处理和冷冻以减少溶血影响，并且最显著的挑战是在TASSO+血浆样本中观察到pTau分析物浓度显著高于静脉血浆，这可能源于血小板激活。

结论与专家观点

结论：利用毛细血进行远程采样并非新概念，但将其用于测量神经退行性疾病生物标志物则是新颖的。这得益于可靠的血液生物标志物（如用于AD的pTau-217）的鉴定，以及免疫测定法灵敏度和所需样本量的进步。初步研究发现，NfL和GFAP可从毛细血样本中可靠测量，与静脉血浆高度一致，但pTau-217等其他标志物可靠性较差且变异性高。DPS和UAD技术因其更好的样本质量和稳定性而最具前景，但仍需在更大、更多样化的人群中进行验证。采样方法和提取方案的持续发展为远程采样在神经退行性疾病领域的应用带来了希望，最终目标是实现更早的疾病识别、纵向监测和广泛人群筛查以制定预防策略。

专家意见：过去十年，超灵敏技术和生物标志物检测取得了显著进展，使血液检测AD病理成为可能。血浆pTau-217的诊断性能可与CSF生物标志物和淀粉样蛋白PET成像相媲美。同时，抗淀粉样蛋白单克隆抗体的获批增加了治疗试验的紧迫性。远程血样采集在临床试验招募中具有巨大潜力，可加速筛选、降低成本并改善可及性。然而，该领域仍处于早期阶段，研究零散，设备和方法众多，缺乏共识。迫切需要对这些技术进行协调评估和数据汇总，以实现跨真实世界人群的稳健交叉验证。关键实际问题尚待解答，如样本可储存多久、能否在室温下运输和储存、前处理变量如何影响生物标志物浓度等。像DPS这样最小化处理要求的远程采样方法，对于缺乏离心设备和冷链基础设施的环境（包括社区医疗和低收入国家）尤为重要。展望未来，若能获得安全有效的疾病修饰疗法，可能出现人群层面的筛查计划，例如55-60岁人群每年在家进行毛细血检测，以排除脑淀粉样蛋白病理，并识别需要进一步评估的个体。接受治疗的患者也可通过重复毛细采样和远程认知评估进行监测。这一愿景的实现依赖于血液生物标志物、远程采样技术和疾病修饰疗法的融合。