蠕虫在患阿尔茨海默病时不会扭动。然而，在特拉华大学杰西卡·塔尼斯教授的实验室里，有一些东西帮助蠕虫保持了它们的摆动。
为了解开这个谜团，塔尼斯和她的团队为饮食对阿尔茨海默氏症的潜在影响提供了新的线索。阿尔茨海默氏症是一种可怕的退行性脑疾病，困扰着600多万美国人。
几年前，Tanis和她的团队开始调查影响阿尔茨海默病发病和发展的因素。他们正在对秀丽隐杆线虫进行基因研究，秀丽隐杆线虫是一种生活在土壤中的微小蠕虫，是众多研究的对象。
淀粉样蛋白(一种与阿尔茨海默病有关的有毒蛋白质)的表达，使蠕虫在成年后36小时内瘫痪。虽然在塔尼斯实验室的一个培养皿中，蠕虫被完全固定了，但在相邻的培养皿中，同样年龄的蠕虫仍有它们的摆动，科学家们将其记录为“身体弯曲”。
“这是我的硕士学生柯尔斯滕·克尔文的观察结果，”塔尼斯说，他是UD生物科学系的助理教授。她一遍又一遍地重复这个实验，结果还是一样。
塔尼斯说，经过多年的研究，研究小组终于发现了一个重要的区别。虽然所有的蠕虫都是在大肠杆菌的饲料中生长的，但结果表明，其中一种大肠杆菌比另一种含有更高水平的维生素B12。虽然塔尼斯当时的研究重点是遗传因素，但她将研究方向转向了这种维生素及其保护作用。
学习从蠕虫
秀丽隐杆线虫是一种线虫，一种细长透明的蠕虫，只有大约一毫米长，生活在土壤中，以细菌为食。自20世纪70年代以来，这种蠕虫一直被视为生物模型，是众多研究的对象，因为它是一个比我们人类更简单的研究细胞生物学和疾病的系统。
塔尼斯说:“作为人类，我们有巨大的遗传多样性和如此复杂的饮食，这使我们真的很难解释一个饮食因素是如何影响阿尔茨海默病的发病和发展的。”“这就是蠕虫的神奇之处。我们使用的蠕虫都有完全相同的遗传背景，它们对β淀粉样蛋白的反应和人类一样，我们可以精确地控制它们吃什么，所以我们可以真正深入研究分子机制的工作。”
在阿尔茨海默病患者的大脑中，β淀粉样蛋白的累积多年来会对细胞产生毒性作用，导致能量减少，线粒体(细胞的动力来源)破碎，以及自由基过量造成的氧化应激。塔尼斯说，同样的事情也会发生在秀丽隐杆线虫身上，但只需要几个小时。淀粉样蛋白导致蠕虫瘫痪。
秀丽隐杆线虫的假彩色图像——荧光表明该线虫缺乏维生素B12。学分:特拉华大学
塔尼斯说:“读数是黑色或白色的——虫子要么在动，要么不在动。”“当我们给缺乏维生素B12的蠕虫注射维生素B12时，瘫痪发生的速度要慢得多，这立刻告诉我们，维生素B12是有益的。含有B12的蠕虫也有更高的能量水平和更低的细胞氧化应激。”
研究小组确定，维生素B12依赖于一种叫做蛋氨酸合酶的特殊酶发挥作用。塔尼斯说，如果没有这种酶，B12就没有效果。此外，只有在动物缺乏B12的情况下，才会在饮食中添加维生素。给处于健康水平的动物提供更多的B12对它们没有任何帮助。研究小组还表明，维生素B12对蠕虫中的淀粉样蛋白水平没有影响。
坦尼斯团队力量
塔尼斯感谢她的学生们的辛勤工作和贡献。这篇研究文章的第一作者安迪•林(Andy Lam)正在攻读杜克大学的双学位——生物科学博士学位和工商管理硕士学位。他花了数年时间研究对这项研究至关重要的实验室规程。他做了很多很多的实验，记录了无数次夜间观察结果。
未来的目标是使用UD生物成像中心的高通量系统自动化这些实验，并结合深度学习分析来检测蠕虫是否在移动。这将使研究小组能够更快地检查饮食和基因之间的相互作用。
Tanis说:“我们基本上已经确定了这一分子途径，我们正在寻找它还能激活什么。”“B12能否预防多种神经退行性疾病，如ALS和帕金森症?”我们正在调查。”
柯尔斯滕·克尔文(Kirsten Kervin)从密歇根大学获得硕士学位，现在是费城药明联药物技术有限公司(WuXi AppTec)的一名研究科学家，正是她对线虫的敏锐观察让这个项目得以启动。
“最初的观察打开了一个完全不同的世界，”塔尼斯说，“这在某种程度上就是我在密歇根大学研究生涯的故事。我来这里的时候以为我会学一门学科，但现在我学的是另一门学科。所以这并不简单，但它打开了我们正在追求的一个全新的研究领域。”
该项目的“我们”目前包括两名研究生，一名博士后研究助理，三名本科生，并与生物成像中心和多个UD实验室合作。
塔尼斯说:“目前，阿尔茨海默病还没有有效的治疗方法。”“有些因素是你无法改变的——你无法改变衰老的事实，你也无法改变阿尔茨海默病的遗传易感性。但有一件事你可以控制，那就是你吃什么。如果人们可以通过改变饮食来影响疾病的发病，那将是非常棒的。这是我的实验室很高兴继续探索的东西。”
这项研究发表在9月28日的《细胞报告》上。
