一种新的小鼠模型重现了tau蛋白的亚型特异性病理传播

细川正人(前东京都市医学研究所首席研究员，福冈大学药学院)，Masami Masuda-Suzukake, Hiroshi Shitara, Aki Shimozawa, Genjiro Suzuki, Hiromi Kondo, Takashi Nonaka, Masato Hasegawa (TMIMS)William Campbell (Telarray Diagnostics)和Tetsuaki Arai(筑波大学)报道了一种新的小鼠模型，在“大脑”中tau蛋白的亚型特异性传播。

如阿尔茨海默病(AD)、皮质基底变性(CBD)和匹克病(piD)等牛变性病被认为是由于神经元和胶质细胞中tau蛋白的异常积累导致神经变性而导致痴呆。Tau蛋白分为两类:3R Tau蛋白在微管结合区域有3个重复，4R Tau蛋白在微管结合区域有4个重复。在AD中，3R和4R tau都是累积的;在CBD中，只有4R tau积累;而在piD中，只积累了3R tau。这表明tau亚型的积累是每种疾病的特征。此外，据报道，这种病理在大脑中扩散，这种现象被称为“传播”。在阿尔茨海默病中，tau蛋白积累的位置和传播与临床症状之间存在相关性。为了阐明tau蛋白病变的病理机制和开发治疗药物，有必要培养能够准确复制特定tau蛋白病理的小鼠。

在过去产生的小鼠模型中，注射AD患者大脑不溶性部分的小鼠大脑能诱导4R tau的积累，而不能诱导3R tau的积累。英国的研究人员也未能诱导在piD患者大脑的不溶部分中看到的3R tau的积累。其原因可能是人类和小鼠之间tau蛋白表达模式的差异。在人类，只有3R tau在胎儿大脑中表达，但后来3R和4R tau都表达。相比之下，野生型小鼠在胎儿和幼年大脑中仅表达3R tau蛋白，但在成年小鼠中几乎所有tau蛋白都被4R tau蛋白取代，这是一个主要区别。由于研究人员没有考虑到这些差异，到目前为止报道的研究未能复制疾病特征亚型的积累。因此，有必要开发与人类相同表达模式的tau小鼠。此外，之前报道的许多实验都使用了4R tau转基因小鼠，这被认为是研究人员无法诱导3R tau积累的原因。

首先，细川和他的同事创造了一种新的表达内源性6-isoform tau蛋白的小鼠，以克服先前注射tau蛋白的实验小鼠模型的不足。利用CRISpR-Cas9基因组编辑技术，他们成功地创造了一种新的小鼠(Tau 3R/4R小鼠)，这种小鼠在成年小鼠中表达了生理上正常数量的3R和4R Tau(不是过度表达系统)，就像在成年人类大脑中看到的那样。

接下来，细川护川和他的同事从AD、CBD和piD患者的尸检大脑中提取了洗涤剂不溶性部分，并将这些部分中包含的tau原纤维注射到tau 3R/4R小鼠的纹状体中。注射9个月后，他们使用3R tau特异性和4R tau特异性抗体进行免疫组化染色，发现注射AD (3R+4R tau病)的小鼠显示内源性3R和4R tau积累，注射CBD (4R tau病)的小鼠只显示4R tau积累，而piD (3R tau病)注射小鼠只积累3R tau蛋白。因此，他们复制了tau病理的亚型特异性、种子依赖的扩增(图)。通过免疫印迹的生化分析也证实了tau蛋白的异构体特异性、种子依赖性积累。

此外，在注射AD - tau原纤维的小鼠大脑中，磷酸化tau抗体(AT8)染色后，tau在注射部位纹状体的聚集病理随时间增加，tau聚集病理传播至大脑皮层。丘脑、杏仁核和其他直接与纹状体相连的区域。

最后，当对注射piD tau原纤维的小鼠大脑进行详细检查时，观察到球状tau积累病理，而注射AD或CBD tau原纤维时没有观察到这种情况。这些与在piD中观察到的pick体非常相似。这是第一次在tau原纤维注射实验中重现pickbody样病理学。然而，这些夹杂物比pick体略小。其原因是piD tau原纤维注入后所经过的时间短于人类piD中pick体形成所需的时间。此外，注射piD tau原纤维的小鼠大脑能够重现piD病理特征。piD中Tau蛋白的积累表现为Gallyas-Braak染色阴性和Tau蛋白的262丝氨酸磷酸化缺失，这些特征也被重现。

细川护太郎和他的同事们接下来研究了注射从AD患者身上提取的人tau蛋白后，小鼠tau蛋白积累的过程。注射后立即在同侧大脑检测到ad衍生tau蛋白，但随着时间的推移其降解，在注射后14天低于检测限。8个月后，发现异常tau蛋白积累增强。在这些小鼠中tau蛋白的异常积累被发现是由内源性tau蛋白组成的，推断注射的人tau蛋白已经越过物种屏障，将小鼠tau蛋白转化为异常形式，然后积累。

这个实验证实了以下prion-likeτ的属性:(1)异常τ有能力导致isoform-specific, seed-dependent聚合,(2)异常τ有能力传播,和(3)人类τ纤维注入大脑可以诱导内源性的积累鼠标跨物种的τ。细川护太郎和他的同事们认为，这种新的小鼠模型可以用来阐明tau蛋白传播的机制，并寻找抑制tau蛋白传播的药物。

10.1093 /大脑/ awab289