杰弗里·张(左)希望他的新研究项目能够为唐氏综合症患者提供更好的白内障治疗方法，就像他的兄弟兰迪(右)一样。图片由Geoffrey Chang提供

对杰弗里·张来说，研究微小蛋白质的新项目对他个人影响很大

作为一个结构生物学家，张忠谋博士他的大部分职业生涯都专注于非常小的物体。作为斯卡格斯药理学和药学科学学院的教授，他的研究包括研究细胞膜中的转运蛋白结构，这些结构非常小，最容易使用x射线晶体学进行研究，这种技术与解开DNA结构的技术相同。

“我研究各种各样的东西，”他说。“植物、鱼、玉米、大米……红肉中的分子。”

但直到他看到自己的兄弟为白内障手术而挣扎，他才意识到，他可以利用自己在微小结构方面的专业知识，对像他这样的家庭的生活产生重大影响。

张的哥哥兰迪患有唐氏综合症——在美国，每700个出生的婴儿中就有一个患有这种遗传疾病，导致智力残疾以及一系列其他医疗挑战。在过去的几十年里，唐氏综合症患者的预期寿命大幅增加，许多像张家这样的家庭发现，随着唐氏综合症儿童的年龄增长，他们面临着新的挑战。这些挑战包括患早发性阿尔茨海默病的高风险和白内障等眼部疾病的风险，这些疾病可能发生在60%唐氏综合症患者

唐氏综合症最常见的原因是21号染色体的多拷贝，该染色体含有淀粉样前体蛋白(APP)基因，所以唐氏综合症患者有过量的APP。APP是β淀粉样蛋白的前体，这种蛋白质与阿尔茨海默病有关;蛋白质的异常折叠导致它聚集成与疾病相关的标志性淀粉样斑块。在唐氏综合症中，异常高水平的APP和β淀粉样蛋白会导致其他问题，比如可能导致兰迪的白内障。

“我哥哥在手术前已经失去了大部分视力，”张说。“但在我家住的特拉华州，没有人愿意为他做手术，因为与唐氏综合症患者合作具有独特的挑战性。我哥哥不得不去费城看专家，但很多人没有这种资源，随着人口的老龄化，他们有特殊的需求。”

正是通过看着兰迪艰难地寻找外科医生，以及目睹他的兄弟对即将到来的手术的焦虑，Chang开始考虑他是否能帮上忙。Chang说:“我很好奇为什么会发生这种情况，其他人是否也会遇到这种问题。”“当我开始研究它时，我受到了启发。”

张的灵感促使他与加州大学圣地亚哥分校的其他专家合作，申请了一个包括奖来自美国国立卫生研究院(NIH)。INCLUDE(调查一生中共同发生的疾病以了解唐氏综合症)项目旨在支持研究，以更好地了解唐氏综合症的病理，希望结果将在未来为各种其他疾病和疾病提供信息。

在比尔·莫布里博士的支持下。加州大学医学院的Daniel Chao博士。在加州大学圣地亚哥分校的Shiley眼科研究所，Chang获得了研究纳米体治疗β淀粉样蛋白病理的潜在用途的资金。纳米体最初是在骆驼身上发现的，是一种极小的抗体，有可能用于各种各样的实验技术和治疗。在研究中，抗体通常被用于靶向和标记特定种类的细胞或蛋白质，并可用于指导人体免疫系统识别、攻击和分解致病分子。由于纳米体的体积更小，结构更简单，在实验室中更容易生产，并且在靶向蛋白质方面与传统抗体一样好，甚至更好。

Chang的团队正在使用合成生物学技术来生成和筛选大量候选纳米体，以结合到新的或罕见的β淀粉样蛋白构象上。并非所有的淀粉样蛋白都是一样的;不同的构象可能在不同的情况下有不同的影响，但研究人员才刚刚开始确定不同种类的β淀粉样蛋白是如何影响大脑和身体的。

Chang希望这项技术可以帮助研究人员检测和理解β淀粉样蛋白的不同构象在唐氏综合症和阿尔茨海默病中发挥的作用，甚至可以用来结合和溶解Randy这样的患者眼中引起白内障的β淀粉样蛋白。

Chang说:“理想情况下，这项技术可以作为一种非手术治疗白内障的替代方案。”

“我不知道我会转而研究唐氏综合症。但这个项目对我来说非常私人，我只是碰巧在正确的时间出现在正确的地点。我有机会接触到这项技术，碰巧在这个神奇的地方，到处都是了不起的研究人员，研究唐氏综合症，并了解到这个为这种项目提供资金的新机制。

“看着我哥哥经历这些——这是我生命中很大的一部分，也是一个很大的动力，”Chang继续说道。“我无法想象没有我哥哥的生活。这就是为什么我喜欢认识其他有唐氏综合症家庭成员的科学家——他们真的很喜欢解决这个问题，他们想要解决这个问题，让患有这种疾病的人生活得更好。我真的很幸运能参与这个项目。”

Chang希望像他和他的同事们这样的研究能够帮助像兰迪这样的人，以及其他许多人，度过他们的一生。

他说:“研究这项工作的实际应用还需要时间。”“但这不仅适用于唐氏综合症患者，甚至有一天可能有助于治疗阿尔茨海默病。”