无症状唐氏综合征人群中 APOE ε4 携带状态与阿尔茨海默病血液蛋白组学检测淀粉样蛋白阳性结果的关联性研究

2026-07-10 11:58:42, Quanterix 上海玮驰仪器有限公司

本研究依托阿尔茨海默病生物标志物联盟 - 唐氏综合征（ABC-DS）大型队列，探究载脂蛋白 E ε4（APOE ε4）携带状态对唐氏综合征（DS）人群淀粉样蛋白阳性血液蛋白组学检测结果的影响，验证血浆多组学生物标志物在无症状唐氏综合征群体中筛查淀粉样蛋白病理的应用价值，为该特殊人群阿尔茨海默病（AD）早期筛查、临床分级管理及临床试验受试者筛选提供可靠依据。

研究机构：美国北德克萨斯大学沃思堡健康科学中心、匹兹堡大学、加州大学欧文分校、哥伦比亚大学、剑桥大学、哈佛大学医学院等全球多家高校及医疗机构

研究背景

唐氏综合征人群存在淀粉样前体蛋白三体性特征，会导致β淀粉样蛋白（Aβ）过量生成，40岁以上唐氏综合征成人几乎都会出现阿尔茨海默病典型病理改变：淀粉样斑块与 tau 神经原纤维缠结，该群体AD发病风险远高于普通人群。

目前 PET 显像、脑脊液检测是AD病理诊断的经典手段，但二者存在费用高昂、有创等缺陷，难以开展大规模人群筛查。血浆生物标志物检测凭借便捷、微创、可普及的优势，成为唐氏综合征人群AD筛查的理想方向。既往研究已证实磷酸化 tau181（p-tau181）、神经丝轻链蛋白（NfL）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）等血浆标志物可区分唐氏综合征人群认知状态，但 AD 高危基因APOEε4对蛋白组学预测模型效能的影响尚不明确。

APOEε4是公认的AD风险等位基因，既往研究发现其会改变唐氏综合征人群生物标志物水平、脑结构及发病年龄，但其是否干扰血液蛋白组学对淀粉样蛋白阳性的判断，仍缺乏大样本验证。基于此，本研究依托大型队列开展横断面分析，明确血浆蛋白组学模型的诊断效能，并评估APOEε4携带状态对模型的影响。

研究方法

研究队列与受试者

研究项目：阿尔茨海默病生物标志物联盟 - 唐氏综合征（ABC-DS），为国际多中心纵向队列研究。
研究对象：共纳入 290 名成年唐氏综合征受试者，分为认知稳定（CS-DS）、轻度认知障碍（MCI-DS）、唐氏综合征合并阿尔茨海默病（AD-DS）及其他认知状态四类。
分组标准：依据神经心理测评、照料者评估及临床综合诊断，对受试者认知状态进行划分；同时区分 APOE ε4 携带者与非携带者。

样本检测与标志物测定

检测技术：采用单分子阵列（SIMOA）技术，对血浆样本进行多重蛋白标志物检测。
检测指标：β淀粉样蛋白 40（Aβ40）、β淀粉样蛋白 42（Aβ42）、总 tau 蛋白（t-tau）、磷酸化 tau181（p-tau181）、神经丝轻链蛋白（NfL）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）。
实验平台：使用定制化自动化移液系统完成血浆分装与前处理，统一质控标准，每块检测板均设置混合血浆对照样本。

淀粉样蛋白病理金标准判定

检测手段：采用匹兹堡化合物 B（PiB）、¹⁸F - 氟贝他平（florbetapir）淀粉样蛋白 PET 显像定量评估脑内淀粉样蛋白负荷。
判定阈值：采用 Centiloid（CL）量化标准，以 18 CL 作为淀粉样蛋白阳性临界值，统一多中心显像数据标准。

APOE 基因分型

检测方法：利用 KASP 基因分型系统检测两个 APOE 单核苷酸多态性位点（rs429358、rs7412），区分ε2、ε3、ε4 三种等位基因，定义携带至少一个ε4 等位基因为 APOE ε4 携带者。

统计学与预测模型构建

分析软件：R 4.3.2、SPSS 28；连续变量进行对数转换，缺失值采用预测均值匹配法填补。
模型算法：采用 ** 支持向量机（SVM）** 机器学习模型，以血浆蛋白标志物为预测因子，年龄、性别、APOE ε4 携带状态为协变量。
验证方式：10 次重复五折交叉验证，通过约登指数确定最优诊断阈值，计算曲线下面积（AUC）、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。
模型分组：共构建 5 类模型：纳入 / 剔除 APOE ε4 因子、APOE ε4 携带者亚组、APOE ε4 非携带者亚组、认知稳定唐氏综合征亚组。

数据成果

1.队列基线人口学与临床特征

本研究总计纳入 290 名唐氏综合征成人受试者，其中淀粉样蛋白阴性 168 例、淀粉样蛋白阳性 122 例；整体受试者平均年龄 42.77 岁，男性占比 53%，女性占比 47%；APOE ε4 携带者占总人数 23%，且该基因携带比例在淀粉样蛋白阳性、阴性组间无显著差异（p=0.97）。认知分层方面：79% 受试者为认知稳定状态，9.1% 为轻度认知障碍，7.5% 确诊阿尔茨海默病痴呆。淀粉样蛋白阳性组受试者年龄显著更高，且轻度认知障碍、AD 痴呆占比远高于阴性组。

表 1 研究队列基线人口学及临床特征

2.血浆生物标志物组间差异

相较于淀粉样蛋白阴性组，淀粉样蛋白阳性组受试者血浆 t-tau、NfL、p-tau181、GFAP、Aβ40、Aβ42 水平均显著升高，组间差异具有统计学意义，证实上述标志物与脑内淀粉样蛋白病理高度相关。

表 2 各组血浆生物标志物水平对比

3.整体模型效能：APOE ε4 对检测模型无明显影响

无论模型是否纳入 APOE ε4 携带状态这一因子，血浆蛋白组学模型诊断淀粉样蛋白 PET 阳性的AUC 均达到 96% 以上。纳入 APOE ε4 时，模型灵敏度 86.07%、特异度 94.05%；剔除 APOE ε4 后，灵敏度 90.98%、特异度 92.26%，两项模型整体效能基本持平。变量重要性分析显示：年龄、GFAP、p-tau181是影响模型预测能力的核心指标。

图1 纳入 / 剔除 APOE ε4 因子的 SVM 模型 ROC 曲线及变量重要性分析

4. APOE ε4 携带者与非携带者亚组模型结果

全队列中 APOE ε4 携带者共 67 例，其中淀粉样蛋白阳性 28 例。APOE ε4 携带者亚组：模型 AUC=97.71%，灵敏度 85.71%，特异度 100%；APOE ε4 非携带者亚组：模型 AUC=96.64%，灵敏度 90.43%，特异度 93.02%。两个亚组模型均表现出极高诊断效能，核心贡献指标为 p-tau181、年龄、NfL。

图 2 APOE ε4 携带者与非携带者亚组 SVM 模型 ROC 曲线及变量重要性分析

5. 认知稳定唐氏综合征（CS-DS）亚组模型结果

针对 198 名无症状、认知功能正常的唐氏综合征受试者单独建模，模型整体准确率 90.91%，灵敏度 91.67%，特异度 90.48%，阴性预测值高达 95.00%，可高效排除淀粉样蛋白病理；该亚组中 GFAP、p-tau181、NfL 为核心预测标志物。

图 3 认知稳定唐氏综合征亚组 SVM 模型 ROC 曲线及变量重要性分析

6.APOE 基因型分布特征

全队列中 APOE ε3/ε3 纯合型占比最高（63%）；ε3/ε4 基因型占 15%，ε4/ε4 纯合型仅占 2.4%；含ε2 等位基因的基因型整体占比偏低。淀粉样蛋白阳性组与阴性组的 APOE 基因型分布无显著统计学差异（p=0.057）。

表 3 研究队列 APOE 基因型分布表

研究结论

本研究证实，由多项血浆蛋白标志物构建的检测模型，可精准识别唐氏综合征人群脑部淀粉样蛋白病理，诊断效能优异，且 APOE ε4 携带状态对模型结果几乎无影响；年龄、GFAP、p-tau181 及 NfL 是核心预测指标，该微创血液检测手段适合用于该群体阿尔茨海默病的早期筛查、病情监测与临床试验受试者筛选，后续仍需开展纵向研究进一步验证相关结论。

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