將冰晶滴入一瓶接近冰點的水中會產生戲劇性的效果：液體會非常迅速地結晶成冰塊。
在分子水平上，冰晶具有獨特的形狀——晶格結構。當進入的水分子重塑形狀以加入晶格時，晶體就會生長。
一些研究人員認為，類似的過程是阿爾茨海默病、帕金森病和其他神經退行性疾病的基礎。根據這一理論，這些疾病始於特定蛋白質錯誤摺疊，或未能呈現其預期角色的正確形狀。這種形狀錯誤的分子會誘捕正常版本的蛋白質，導致它們也發生類似的錯誤摺疊，隨著時間的推移，這些異常蛋白質會聚整合有毒的團塊，並在大腦中擴散。
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在瘋牛病（一種牛腦部疾病，會傳播給食用患病動物肉類的人）中，被稱為朊病毒的有毒蛋白質會迅速破壞大腦，導致痴呆並在數月內死亡。朊病毒疾病很少見。在美國，每年報告約 350 例最常見的型別——克雅氏病。
相比之下，在美國，每年有近 50 萬人被診斷出患有阿爾茨海默病，這種病發展得更緩慢。由異常 β-澱粉樣蛋白組成的斑塊可能會在大腦中積累數年甚至數十年，然後患者才會注意到精神衰退的跡象。
儘管毒性的時間線不同，但德國蒂賓根大學赫蒂臨床腦科學研究所的神經科學家馬蒂亞斯·朱克說，“錯誤摺疊的機制是相同的”。正如一瓶水中的所有水在“‘錯誤摺疊’的水分子”滑入容器後會凍結一樣，如果“你有一個錯誤摺疊的蛋白質，所有其他的蛋白質都會呈現相同的形狀。”
許多疾病可能源於常見的朊病毒樣過程的觀點，提出了一個有趣且令人不安的問題：在某些情況下，神經退行性疾病會否在人與人之間傳播？
過去十年的零星研究表明，這可能是可能的，但此類事件似乎極其罕見，科學家們仍在研究病原性種子是如何產生和傳播的。
一項 2015 年的小型研究首次強烈暗示，錯誤摺疊的 β-澱粉樣蛋白可能在人與人之間傳播。研究人員分析了八名死於克雅氏病的人的屍檢組織——他們在兒童時期接受了從屍體垂體中提取的人生長激素注射，幾十年後才出現這種疾病——研究人員注意到，其中六人除了這種疾病外，還患有大量的澱粉樣斑塊。在如此年輕（36 歲至 51 歲之間）就去世的人的大腦中出現如此嚴重的澱粉樣蛋白積聚令人驚訝。
然後，該團隊挖掘出舊的生長激素製劑庫存，發現它們被 β-澱粉樣蛋白和另一種名為 tau 蛋白的蛋白質汙染，tau 蛋白也是阿爾茨海默病的病理學標誌。當研究人員將這些生長激素製劑注射到被設計為模擬阿爾茨海默病的幼鼠大腦中時，這刺激了澱粉樣蛋白的積累，而接受了純生長激素（並非來自死於克雅氏病的人的屍體）的對照組小鼠則未形成斑塊。
這些於 2018 年發表的發現表明，這些製劑含有 β-澱粉樣蛋白“種子”，可以在某些條件下在人與人之間傳播。在另一組小鼠實驗中，朱克和他的同事表明，即使在腦內休眠數月後，這些“種子”仍然保持效力。
多年來，零星地出現了一些關於 β-澱粉樣蛋白種子似乎在人與人之間傳播的罕見病例的報告。一些研究側重於腦澱粉樣血管病 (CAA)，這是一種以腦血管中澱粉樣蛋白積聚為特徵的疾病。科學家們認為，CAA 可能會增加一些接受抗體治療以去除澱粉樣蛋白的阿爾茨海默病患者大腦中發生微出血的風險。
這些報告記錄了少數成年人早期發作的 CAA 病例，這些人之前接受了來自屍體的移植物，以修補大腦和脊髓周圍的膜上的孔洞。另一項研究梳理了病理學檔案和醫學文獻，發現了一些 CAA 病例，這些病例發生在八名在兒童或青少年時期接受過腦部手術的成年人身上，發病年齡異常年輕。這些分析提出了這樣一種可能性，即 β-澱粉樣蛋白種子透過受汙染的手術工具不知不覺地進入了人們的大腦。
一組科學家進行了更有組織的搜尋——重點關注輸血和更常見的神經外科手術——結果發現了 11 例 CAA 病例，疑似透過神經外科手術傳播了 β-澱粉樣蛋白，但在這些手術過程中沒有發現輸血傳播的病例。
9 月，瑞典卡羅林斯卡大學醫院的一個團隊發表了間接證據，似乎表明輸血可能傳播 β-澱粉樣蛋白。科學家們搜尋了一百多萬人的醫療記錄，發現那些接受了後來發生多處微出血的人的血液的人，在接下來的幾年裡患腦出血的可能性高出約三倍。
研究界偶爾傳出的悲慘訊息也維持了人們對透過病理性播種傳播疾病的興趣。上個月，巴塞羅那大學宣佈，它已啟動了一項調查，以追蹤可能導致一位研究克雅氏病的生物化學家死亡的未經授權的實驗室樣本的來源。
科學家們仍在努力理解關於朊病毒樣疾病傳播的基本細節——例如，是什麼引發了最初的錯誤摺疊事件。“這很神秘，”瑞典哥德堡大學的神經化學家亨裡克·澤特伯格說。
朱克說，如果沒有視覺化活人腦中錯誤摺疊蛋白質的技術，“我們將永遠不會知道。”
朱克描述了兩種可能性：一種是初始聚集體的形成是一個極其罕見的事件——非常罕見，以至於不太可能在一個人進入老年之前發生。第二種可能性是，蛋白質聚集體即使在年輕時也會常規形成，但不會引起問題，因為異常團塊會透過正常的代謝過程清除。然而，這種清除系統會隨著年齡的增長而減慢速度，從而使老年人更容易受到錯誤摺疊蛋白質積累的影響，這些蛋白質隨後會擴散並傳播疾病。
朱克說，這些機制“從根本上是不同的”。“但最終，結果是一樣的。傳播始於老年。”在這兩種情況下，引發因素最初都無法透過正電子發射斷層掃描 (PET) 成像檢測到。
隨著冷凍電子顯微鏡 (cryo-EM) 這種先進成像技術的最新進展，可以區分採用不同構象的相同蛋白質。研究人員使用冷凍電鏡檢查來自患有導致 tau 蛋白積累的各種疾病的人的屍檢組織，已經能夠檢測到與不同疾病相關的不同形狀的錯誤摺疊 tau 蛋白。同樣，科學家們也發現了另一種名為 α-突觸核蛋白的蛋白質的摺疊模式差異，這種蛋白質會在帕金森病和其他疾病中聚集。
這些想法具有治療意義。即使病理學尚未被檢測到，就像尚未顯示出積累跡象的年輕阿爾茨海默病模型小鼠的情況一樣，朱克和他的同事已經表明，用澱粉樣蛋白抗體治療可以顯著延遲這些小鼠大腦中澱粉樣斑塊的形成。這些發現間接表明 β-澱粉樣蛋白“種子”已被清除。結果也與新批准的澱粉樣蛋白抗體的阿爾茨海默病試驗相符，這些試驗表明去除腦澱粉樣蛋白可以減緩認知衰退，並表明即使更早地干預也可能在第一時間預防澱粉樣蛋白的積累。埃默裡大學的神經科學家拉里·沃克說，預防“是下一個顯而易見的前沿”，他與朱克共同撰寫了關於這一主題的最新綜述。
這些蛋白質錯誤摺疊的基本分子機制適用於多種疾病。但不同的疾病具有獨特的原發蛋白——引發病理過程的蛋白。它們中的每一種在毒性和傳播能力方面都不同。一些研究人員使用高解析度顯微鏡分析培養的神經元細胞，觀察到 α-突觸核蛋白聚集體在稱為隧道奈米管的動態結構中從細胞到細胞傳播。
最終，關於朊病毒樣疾病過程的許多方面仍然是一個謎。即使有大量報告表明“傳染性”，或疾病病理學從一個生物體傳播到另一個生物體，“我們也不知道傳染單位是什麼，”朱克說。例如，在冰結晶的類比中，研究人員仍在研究病原性“種子”的確切性質。朱克問道：“是已經產生的冰，還是仍然在這個燒杯中的隱形種子，而冰只是最終產品？”