据估计大约有 20 种神经退行性疾病，如阿尔茨海默病，帕金森病， nvCJD 等，含有自我聚集的劣质蛋白。这种聚集对神经具有毒性（虽然确切的机制仍存在争议），并且寡聚体在脑中产生不希望出现的不溶性沉积或斑点。由于神经毒性常常与小的寡聚物相关，目前研究这种聚集过程的分析技术一般都需要长时间的孵育过程，因而不太理想。 Farfield 技术提供了一种敏感而又精深的研究方法，不仅能研究聚集过程，而且还能研究初始的成核阶段（小纤维形成），这一阶段的成核作用预先决定了后续的聚集状况。

阿尔茨海默病

b - 淀粉样蛋白 ，阿尔茨海默病中一种与神经毒性相关的多肽，在过去十年中得到了深入的研究。 Farfield 技术平台已经应用于从小纤维形成到成熟 淀粉样蛋白 斑点形成的整个聚集过程。最近以来，对小纤维形成过程自身的研究越来越引起人们的关注，在不同疏水表面上的核化作用揭示那些有利于加速聚集的影响因素。

下面的例子显示了 b - 淀粉样蛋白 （ 1-40 ）在裸传感器表面沉积和组装成 淀粉样蛋白 纤维的研究结果。典型的聚集试验由于灵敏度低而不能监测寡聚化形成的早期阶段，因而也不能监测在这一阶段能抑制寡聚化形成的抑制物分子的作用。在传感器表面而不是在溶液中进行聚集反应，可能更加客观的代表了实际的 淀粉样蛋白 介导细胞死亡的病理过程。在实验结束阶段（ 72h 后）可形成约 200 ? 厚的弥漫层，通过扫描电镜可以确认在芯片表面形成的 淀粉样蛋白 纤维。

图 1 实验 72h 后，在 Farfield 传感器表面上的成熟 b - 淀粉样蛋白 纤维的扫描电镜图象

下图显示了用 AnaLight? Bio200 测量聚集初始 5min 的情况，包括双偏振的原始信号以及处理后的厚度和密度数据。即便是在最初的几秒钟，随着厚度增加而密度下降这一表示聚集的特征性指标也能被清晰观察。典型的非聚集过程一般是堆积的物质和厚度一起增加，中间部分密度大。另外，测量数据的定量特性显示最初的厚度增加只要超过 1nm( 测量精度大约是 0.01nm) ，就提示在聚集的起始阶段，加上去的底物是二体而不是单体。因此，可以很容易实时监测候选药物抑制，介导，以及反转小纤维生长的作用。

图 2 AnaLight? Bio200 软件显示的早前期的聚集情况

抑制聚集

图 3 ， 4 显示，在 PBS 溶液里这种快速聚集条件下， b - 淀粉样蛋白 多肽在 AnaLight ?Bio200 的 C18 表面的聚集被 CD4 抑制的情况。 CD4 能减缓起始成核作用的动力学反应，因而能显著降低聚集物的形成。在更长的时间范围，聚集物厚度增加过程无论有无 CD4 都一样，但是在 CD4 处理条件下，聚集物沉积量要少得多，表明抑制物主要是在初始成核阶段而不是在聚集物组装过程本身起作用。这一结果支持核磁共振的数据，即抑制物与多肽的疏水末端结合，从而影响了多肽嵌入到 C18 表面的能力（参见下一节）。

图 3 CD4 ，实验中使用的抑制剂。

图 4 CD4 抑制剂处理和不处理条件下，早期阶段 b - 淀粉样蛋白 的成核作用。

图 5 CD4 抑制剂处理和不处理条件下，晚期阶段 b - 淀粉样蛋白 的成核作用，注意无论有或无 CD4 处理，聚集的厚度相同。

CD4 抑制 A b (1-40) 已被荧光标记所证实（图 6 ），但这种实验需要耗费 20 个小时直至形成足够多的小纤维来共检测，而在相同的浓度下，用 Ana Light ? Bio200 检测，不到 1min 就能获得有意义的数据。这一技术不仅提供了一种快速筛查的工具，并且提供了在生理浓度下进行检测的能力。

图 6 100 m M CD4 溶于 PBS ，在 CD4 处理和不处理条件下 ， 50 m M A b (1-40) 的抑制实验

传感器表面对聚集的作用

图 7 在不同疏水表面上 b - 淀粉样蛋白的早期成核作用

图 7 显示在 Tris 缓冲液中的多肽 在不同疏水表面上的聚集过程。 b - 淀粉样蛋白的疏水末端不能嵌入 三甲硅烷表面，而能嵌入 C18 表面。 b - 淀粉样蛋白的量（不是厚度） 在 C18 表面快速增加，接着是稳定增长的过程表明多肽在开始阶段是嵌入 C18 表面，并且这有助于后续的聚集。

ABri 聚集

上图显示了与英国家族性 阿尔茨海默病（ Abri ） 相关的多肽聚集过程。多肽孵育 5 小时后，在表面形成一层相对较薄的多肽，接着小纤维在几分钟内自动组装和增长直至超过 100nm 。很显然，这种聚集进程不是单相反应，而是多种有利于小纤维形成的条件的复杂组合。在上面的实验中，对照（不同的表面制备）在少 1mm 的第二信道，温度控制精度为 0.001 ℃ ，相同的条件下进行检测。这些对照对疾病进程的分类很重要， Ana Light ? Bio200 的检测敏感性对观察和干预聚集物的形成也是必需的。

图 8 与 Abri 相关的多肽的早期成核作用。 Abri 的聚集显示在聚厚度达到 1.5nm 后，存在第二种聚集机制

帕金森病

a - synuclein 蛋白的聚集和神经毒性与 帕金森病相关。突变和野生型多肽都能聚集但显示不同的生长动力学曲线。 Farfield 技术平台又一次提供了一个研究聚集干预因素和成核机制的极佳的技术平台。

a - synuclein 蛋白聚集早期阶段

图 9 单个测量显示不同的动力学

图 9 显示 突变和野生型 a -synuclein 蛋白薄层 吸附于由 gluteraldehyde 制备的波导表面的单 偏振相结果。两种突变都已知形成聚集（导致神经退行性 帕金森病），而野生型因聚集程度低不产生疾病。从一次测量就获得有效的指标的角度看 ，应用单 扁振相测量， 突变和野生型只是在吸附上存在动力学上细微的差异，而双偏振相的分析结果可以清楚的显示它们之间可能存在的不同机制。

图 10 a -synuclein 蛋白聚集早期阶段的厚度

两个突变株的聚集曲线完全不同，但都形成寡聚物。过了起始阶段后，两个突变株的聚集都稳定增长，而密度在 300,000s 达到 60.6 ? 后，基本保持稳定。与此相反，野生型在整个实验中只形成一个低密薄层，未见明显的聚集。

实验 72 小时后，用扫描电镜来确认原纤丝的形成。同样的，由于足够的敏感性，使得检测几秒钟就能获得有意义的数据，这一特性不仅提供了一种快速的化合物筛查的技术，并且赋予了仪器在化合物降低到生理浓度下进行检测的能力。

图 11 早期阶段 a -synuclein 蛋白聚集的密度曲线  

图 12 成熟原纤丝在传感器表面生长 72h 后的扫描电镜照片