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本研究通过引入鹿鼠(Peromyscus maniculatus)来源的重组朊蛋白(rPrP)底物对终点QuIC(EP-QuIC)检测方法进行优化,开发出增强灵敏度QuIC(ES-QuIC)技术。该技术在对116例朊病毒病(包括61例散发性克雅氏病sCJD、50例遗传性朊病毒病IPD和5例可变蛋白酶敏感朊病毒病VPSPr)脑脊液(CSF)检测中,灵敏度达96.6%(111/115),特异性100%(35/35),显著优于标准EP-QuIC(87.1%)和第二代实时QuIC(IQ-CSF RT-QuIC,72.4%)。尤其对既往难以检测的D178N突变、Gerstmann-Sträussler-Sheinker病(GSS)及罕见sCJD亚型(VV1/MM2)展现出卓越检测能力,为朊病毒病早期干预与临床试验入组提供了关键技术支撑。
优化EP-QuIC检测体系:鹿鼠朊蛋白底物的突破性应用
加拿大克雅氏病诊断实验室自2016年起采用终点QuIC(EP-QuIC)作为脑脊液(CSF)检测标准方法。该技术通过全长相容性仓鼠朊蛋白(FL-rPrP)底物,在Eppendorf Thermomixer中42°C条件下进行震荡循环反应(900rpm震荡90秒/静置30秒),通过比较20分钟基线荧光与66小时终点荧光的差异判断结果。为提升对遗传性朊病毒病(IPD)和罕见亚型的检测能力,研究团队首次将鹿鼠(Peromyscus maniculatus)来源的重组朊蛋白(DM-rPrP)引入EP-QuIC体系。该蛋白C端227/230位点(D227/R230)与高易感性物种银行鼾朊蛋白(E227/S230)仅差两个氨基酸,在保持高转化效率的同时显著降低自发淀粉样纤维形成。
DM-rPrP在散发型CJD检测中的卓越表现
通过对61例sCJD和71例非CJD病例CSF样本的平行检测,DM-rPrP在EP-QuIC中实现100%灵敏度(61/61)与100%特异性(71/71),与FL-rPrP性能相当。在实时QuIC(RT-QuIC)对比中,DM-rPrP与FL-rPrP灵敏度均为83.6%,而截短仓鼠朊蛋白(T-rPrP, 90-231)灵敏度达95.1%,但特异性略降至95.8%。进一步分析sCJD亚型(MM1/MV1/VV2等)的滞后相位发现,DM-rPrP在各亚型中均呈现低变异性和高一致性,而T-rPrP对MV2亚型检测存在显著滞后延长现象。
脑组织匀浆实验揭示底物特异性差异
为系统评估底物性能,研究采用10%脑组织匀浆10倍系列稀释液进行RT-QuIC检测。结果显示,DM-rPrP对遗传性朊病毒病(E200K、FFI、GSS等)和罕见sCJD亚型(VV1、VPSPr)的检测限显著优于其他底物。尤其对于致死性家族性失眠症(FFI)相关的D178N突变,DM-rPrP检测限达10-6,而T-rPrP在10-3稀释度即失效。人类E200K突变朊蛋白底物未展现预期优势,其在各类IPD中的检测灵敏度均低于DM-rPrP。
临床验证:DM-rPrP突破遗传性朊病毒病检测瓶颈
在54例IPD/罕见CJD病例的CSF验证中,EP-QuIC结合DM-rPrP(ES-QuIC)实现革命性突破:
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FFI(D178N突变):检测率从IQ-RT-QuIC的0/13提升至12/13(1例不确定)
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GSS综合征(P102L/P105S/A117V):全部12例阳性,而IQ-RT-QuIC仅检出4例
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罕见sCJD亚型:VV1和MM2亚型检出率均达100%(5/5),显著优于IQ-RT-QuIC(VV1:2/5)
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VPSPr病例检出率从40%(2/5)提升至60%(3/5),且稳定性增强
讨论:ES-QuIC技术的临床转化前景
本研究开发的ES-QuIC技术通过底物优化实现了朊病毒检测技术的三大突破:首先,C端D227/R230氨基酸组合在维持银行鼾朊蛋白高转化活性同时,通过空间位阻效应抑制自发纤维形成,保障检测特异性;其次,EP-QuIC的终点检测模式规避了RT-QuIC曲线判读的主观性,通过算法自动判读提升标准化程度;最后,对低丰度朊病毒种子(如FFI、GSS)的高灵敏度检测,为遗传性朊病毒病的早期诊断和临床试验入组筛选提供了新途径。
值得注意的是,DM-rPrP在北美地区具有特殊公共卫生意义。慢性消耗性疾病(CWD)在鹿群中流行可能引发人畜共患风险,而ES-QuIC技术的高灵敏度特性为潜在跨种传播监测提供了技术储备。未来需通过多中心验证、底物标准化生产等步骤推进临床转化,同时应保持尸检神经病理确认的传统,以发现新型朊病毒病变异株。
技术局限与展望
当前ES-QuIC技术对极罕见低外显率突变(如V180I)的检测仍存挑战,该突变体与VPSPr具有相似蛋白酶抗性核心。未来可通过多底物并行检测或人工智能辅助判读进一步提升检测广度。随着朊病毒病治疗策略的临床推进,ES-QuIC在治疗反应动态监测、无症状携带者筛查等场景的应用潜力值得深入探索。