在阿茲海默症、巴金森氏症等疾病中，致病蛋白會形成澱粉樣纖維並導致疾病發作。人們認為纖維化的發生是某種刺激的結果，但目前還不清楚是什麼刺激。大阪大學研究生院工學研究科的後藤祐兒特任研究員、博士生太田朝貴、荻博次教授，新潟大學研究生院醫齒學綜合研究科的山本卓教授等人的研究團隊發現，滾輪擠製管道輸送液體的蠕動泵所引起的「剪切線應力」會導致一種澱粉樣纖維的形成。這一發現可推動澱粉樣纖維化風險評估等。相關研究成果已發表在《npj biosensing》上。
使用蠕動泵誘導與觀測澱粉樣蛋白形成的系統概要（供圖：大阪大學）
澱粉樣變性病是一類由於致病蛋白形成澱粉樣纖維並積累而引發的疾病的總稱，已知包括阿茲海默症、巴金森氏症、透析相關澱粉樣變性病等30多種疾病。
根據以往的研究，澱粉樣蛋白纖維具有晶體狀結構，是在過量的變性蛋白質的某種刺激下析出形成的。在試管內，通常採用溶液攪拌或超音波刺激的方式，但在生物體內的觸發機制此前一直不明確。
研究團隊在調查依賴超音波或溶液攪拌等觸發因素的澱粉樣蛋白形成反應時間，注意到模型蛋白質雞卵白溶菌酶只需通過蠕動泵就能形成澱粉樣纖維。此外，研究團隊還證實了導致巴金森氏症的α突觸核蛋白、導致阿茲海默症的β澱粉樣蛋白和導致透析相關澱粉樣變性病的β2微球蛋白等，也能通過蠕動泵的作用形成澱粉樣纖維。
通過結合蠕動泵和硫黃素T的螢光檢測，以及使用硫黃素T的螢光顯微鏡觀察的循環系統，研究團隊即時觀察澱粉樣蛋白形成的時間變化和澱粉樣蛋白聚集體的形狀及其變化。論文中收錄了形狀與變化的影片。所有蛋白質的澱粉樣纖維聚集後都會形成蓬鬆的絮狀塊，以層流形式，在直徑為1mm的流路中流動並改變形狀。澱粉樣蛋白β的澱粉樣蛋白纖維粘性特別強，可自行形成更大的團塊，並吸附在觀察細胞上。在β2微球蛋白中，觀察到澱粉樣前驅物像螢火蟲的光一樣閃爍的現象。
通過有限元法（FEM）對蠕動泵引起的剪切線應力進行分析，結果表明蠕動泵引起的剪應力比普通層流高出1萬倍。研究團隊還通過模型計算成功再現了澱粉樣纖維在循環系統中循環時的生長和稀釋過程。
此次模擬結果表明，蠕動泵的蠕動運動會產生特別強的剪切線應力。通用設備蠕動泵，能引發極強的剪切線應力並誘導澱粉樣蛋白的形成，這一結果出乎預料。
蠕動泵能導致澱粉樣蛋白形成這一發現是一個全新的突破，未來需要謹慎評估醫療現場使用的蠕動泵是否包含此類風險。
生物體內存在許多微血管和淋巴管等受到強剪切線應力的流路。研究認為，這些是澱粉樣蛋白形成的起點，這一發現極大地促進了對生物體內澱粉樣蛋白發病機製的瞭解，並可為澱粉樣變性病的預防和治療作出貢獻。
後藤特任研究員表示：「此次通過顯微鏡拍攝的澱粉樣蛋白動態影片，讓我想起了1954年瑪麗蓮·夢露主演的電影《大江東去》（River of No Return）中‘木筏超臨界流’的場景，於是我將澱粉樣蛋白流命名為‘Amyloid River of No Return’。 《大江東去》的結局是圓滿的。我希望通過研究人員的努力，‘Amyloid River of No Return’也能迎來一個完美的結局。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：npj biosensing
論文：Peristaltic pump-triggered amyloid formation suggests shear stresses are in vivo risks for amyloid nucleation
DOI：doi.org/10.1038/s44328-025-00027-0
