小鼠无法模拟阿尔茨海默病的许多方面。猴子能更充分地感染这种疾病吗?在一个预印本于8月24日发表在bioRXiv上由日本理研脑科学中心Saido Takaomi, Wako和川崎实验动物中心Erika Sasaki领导的研究人员报告了第一个非人类灵长类动物的AD基因模型。作者使用基因编辑删除了狨猴早老蛋白1基因的第9外显子。狨猴是一种小型南美猴子,与啮齿类动物相比,它们的大脑结构和生理机能与人类更相似。这种缺失发生在一些家族性AD患者中。

三只带有一个编辑过的PS1基因副本的狨猴出生了。来自幼龄动物的成纤维细胞比来自野生型对照组的细胞产生更多的Aβ42,尽管绒猴随着年龄增长是否会产生斑块和缠结还有待观察。

其他研究人员热烈。“这是生成动物模型的主要进步,以便更准确地反映人类疾病,”波士顿的Brigham和女子医院的Cynthia Lemere“写信给Alzforum(下面的完整评论)。埃玛丽大学的河流沃克,亚特兰大,同意了。“这些psen1-Δe9marmosets是一个令人兴奋的新模型。如果他们证明发展真正的ad样表型,他们将对正在战斗以消除这种疾病的研究人员的武器,“他写道(下面完全发表)。

更好的广告模型?普通的狨猴能活10到15年;它的睡眠模式和一些社会行为与人类相似。[©Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0(通过Wikimedia Commons)。]

淀粉样蛋白病的小鼠模型不会产生神经纤维炎或神经变性,也不能反映出折磨着广告的人的大多数认知和行为变化。相比之下,普通的marmoset,Callithrix jacchus,有着和我们相似的复杂的社会行为和睡眠模式。它们的新陈代谢和免疫系统也比啮齿类动物更接近人类。此外,圈养的狨猴可以活10到15年,随着年龄的增长,它们通常会发展为tau蛋白和淀粉样蛋白斑块的过度磷酸化。它们的Aβ序列与人类蛋白相同。最后,饲养和维持研究群体是可行的,因为这些灵长类动物很小,而且可以繁殖很多后代。它们的重量通常不到一磅。

老化的问题。随着年龄的增长,普通绒猴的大脑中会出现过度磷酸化的tau蛋白和淀粉样蛋白斑块。[维基媒体,乔治Néron提供。]

为了编辑狨猴的基因组,联合第一作者Kenya Sato和Hiroki Sasaguri使用了转录激活子样效应核酸酶(TALEN)而不是CRISPR,因为前一种方法对狨猴更有效且一致,产生更少的遗传嵌合(Hockemeyer等。,2011年;Sato等人,2016)。因为纯合子早幼蛋白突变是胚胎致命的,就像它们在小鼠中所做的那样,作者在受精前以单倍体狨猴卵为目标。9号外显子3′端剪接受体位点的缺失产生了缺乏该外显子的早老蛋白。然后,作者用野生型狨猴的精子使578个基因改变的卵子受精,并将154个存活的受精卵植入77个代孕母亲体内。6名婴儿存活到出生;其中三人携带了早幼蛋白1突变。

这三只年轻的狨猴,两只雄性和一只雌性,都是杂合子的突变,但没有携带明显的偏离目标的基因改变。作者分析了取自耳垂组织的成纤维细胞,发现这些细胞比野生型成纤维细胞分泌更多的Aβ42,是野生型成纤维细胞Aβ42/40的两倍多。这与从PS1突变携带者(Lemere等人,1996;schuner等人,1996;Kumar-Singh等人,2006)。

提交人指出,如果淀粉样蛋样症状与突变中的人类相似,可能会有预期的,可能会有预期在两到三年后开发淀粉样斑块,而不是七年,这位作者在野外类型中占有。

他们推测,Marmosets可能比小鼠模型更可能发展神经原纤维缠结,因为它们的更长的寿命会给这些沉积物提供更多时间。然而,Lemere指出,野生型长途汽车,一个古老的世界猴子,甚至在20到30年的寿命超过20到30年的寿命中却很少缠结。“其他因素,例如对毒素,感染等的免疫应答,有助于这些变化。这款新的Marmoset模型将有助于回答这些机制问题,以及允许药物筛查,“她写道。

作者计划让这个狨猴模型广泛应用于研究界。-Madolyn鲍曼罗杰斯

评论

  1. 这是一个巨大的成就。我知道这还为时尚早,但佐藤等人8月24日在bioRxiv上报道的数据表明,日本理研脑科学中心与中央实验动物研究所合作,利用转录激活因子样效应核酸酶(Transcription Activator-Like Effector Nuclease, TALEN)基因编辑技术,在新世界狨猴中去除早老蛋白1基因(presen1)第9外显子的3'剪接位点,建立了第一个非人灵长类(non - human primate, NHP)家族性AD模型。截至2019年4月,研究人员已经产生了3只单等位基因PSEN1- de9狨猴和3只野生型PSEN1兄弟猴。第9外显子的双等位基因缺失导致了胚胎的致命性,与在小鼠中看到的类似。PSEN1-DE9狨猴不存在脱靶效应和镶嵌效应。PSEN1 N-和c -末端片段在突变狨猴中减少了约一半,仍然携带一个野生型PSEN1等位基因。耳垂源成纤维细胞的条件培养基显示a β42/40的比例增加了两倍。

    PSEN1第9外显子的单等位基因缺失是否会作为种系突变传递还有待确定,因为这些动物尚未性成熟。然而,基于另一个talen诱导的狨猴模型,看起来PSEN1-DE9基因型很可能会随着后续的繁殖而延续。由于动物模型与人类基因具有很强的同源性、相似的睡眠模式、视觉和听觉的学习和记忆能力以及较长的寿命(10-15年),这是在生成更准确反映人类疾病的动物模型方面的一个重大进步。作者预测PSEN1-DE9狨猴将在2-3岁左右开始加速Aβ沉积,而野生型动物则在7岁左右。

    虽然随着年龄的增长,狨猴大脑中的tau蛋白会发生过度磷酸化,但它们和其他nhp一样,并不倾向于发展成神经原纤维缠结(NFTs)。加速Aβ沉积是否会导致NFTs还有待确定。我们的工作(Lemere等人。,2004年)和拉脱梅尔等人。(Latimer等人,2019年)表明,旧世界加勒比死亡,居住20 - 30年,培养丰富的脑Aβ斑块和较少丰富的磷酸化Tau含有,但即使在大量斑块和长寿命的存在下也只有很少发展NFT。其他因素,例如对毒素,感染等的免疫应答有助于这些变化。这种新的Marmoset模型将有助于回答这些机制问题以及允许药物筛查。对博士来说。在阿尔茨海默氏症的研究中,佐藤,德奥和萨拉基向前迈进了!

    引用:

    阿尔茨海默病的疾病Abeta疫苗减少了非人灵长类动物的中枢神经系统Abeta水平,加勒比死亡AM J Pathol.。2004年7月165(1):283-97。PubMed

    早期阿尔茨海默病病理变化的非人类灵长类动物模型:疾病发病机制的影响阿尔茨海默斯患病。2019年1月,15(1):93 - 105。Epub 2018 11月19日PubMed

  2. 阿尔茨海默病领域的科学家很少会不同意,我们需要一个动物模型,更忠实地显示该疾病发生在人类身上。转基因小鼠对细胞和分子机制的研究是一个福音,但它们不能很好地预测治疗效果。许多动物物种在老年时会自然地发展成Aβ斑块,一些会发展成神经纤维缠结,但是全面的、类似人类的阿尔茨海默病(包括痴呆和大脑中广泛的斑块和缠结)还没有在任何非人类有机体中发现。

    因此,佐藤和他的同事们关于遗传性阿尔茨海默氏病的基因修饰非人灵长类动物模型的初步发展的报告具有相当大的兴趣。这些动物是普通的狨猴(Callithrix jacchus),一种原产于南美洲的新世界猴子。尽管它们在进化上与人类的距离比通常被研究的东半球灵长类动物(如恒河猴)要远,但它们作为AD的潜在模型有许多优势:1)它们自然表达人类序列a β,随着年龄的增长,它们发展为a β斑块、大脑a β淀粉样血管病和一定程度的过度磷酸化的同步性病变(但不是真正的神经原纤维缠结);2)它们很小(大约是老鼠的重量),但它们有一个大的大脑:体重比和一个相对复杂的行为系统;3)与其他灵长类动物相比,狨猴繁殖能力强,最长寿命相对较短(约16年)。

    Sato等利用转录激活因子样效应核酸酶(TALEN),删除了早老素-1基因的第9外显子(PSEN1-ΔE9;一种与遗传性早发AD和a β42选择性增加相关的突变)。值得注意的是,这些动物在其他方面的基因是正常的。因此,改变的PSEN1通过影响狨猴天生产生的APP/Aβ(而不是转基因的人类APP,在啮齿类动物模型中需要产生人类序列Aβ)发挥作用。从这个意义上说,猴子的基因组成与携带PSEN1-ΔE9突变的人类非常相似。

    对年轻狨猴的生物标记的早期表征是有希望的。PSEN1的表达被很好地证明了,并且没有检测到基因操纵的脱靶效应。在PSEN1-ΔE9突变的人类中,Aβ42:40比值(在绒猴成纤维细胞中评估)升高。随着动物年龄的增长,研究人员计划进行全面的表型分析,包括行为、成像和生物标记。重要的是,他们提出了一个受欢迎的建议,一旦这成为可能,就向其他研究人员提供PSEN1-ΔE9狨猴。

    最终,PSEN1-ΔE9MARMOSET模型的价值将铰接在患有阿尔茨海默病中的行为和病理变化的程度。如果在大脑中发生广告样的斑块和缠结,则仍然必须考虑到疾病的时间过程作为模型的MARMOSETS的实用性。一个有利的情景可能是斑块的出现在2 - 3岁(提出的作者),然后缠结和认知率下降4或5年龄。即使是这种雄心勃勃的时间表,牺牲了相对长期的研究在足够大量的Marmosets可能超过许多实验室的资源。此外,Marmosets的繁殖和护理需要专门的基础设施和专业知识,这些设施很少有。

    也就是说,加速基础机制的研究,可靠地测试新的治疗和诊断策略的有效性,无疑需要更好的动物模型。在治疗药物的后期临床前测试中,绒猴可能有双重目的,即在非啮齿类动物中评估疗效和安全性。这些PSEN1-ΔE9狨猴是一个令人兴奋的新模型。如果它们被证明发展出真正的ad样表型,它们将为致力于根除这种疾病的研究人员提供一个重要的补充。

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参考文献

纸条引文

  1. 利用TALE核酸酶对人多能性细胞进行基因工程研究NAT BIOTECHNOL.。2011年8月,29(8):731 - 4。PubMed
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外部引用

  1. 预印本于8月24日发表在bioRXiv上

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