【基因編輯】阿爾茨海默症大小鼠模型（一）

目前有三種基因突變已被确定爲 FAD 的獨立緻病因素：澱粉樣前體蛋白（Amyloid precursor protein, APP）、早老素 1（Presenilin 1，PSEN1）和早老素 2（Presenilin 2，PSEN2）。這些 FAD 連鎖突變中的每一個都可直接改變 APP 向 β 澱粉樣蛋白（Beta amyloid protein，Aβ）的生成過程，導緻具有神經毒性的 Aβ 斑塊的腦部沉積增加。例如早老基因表達的早老蛋白是 γ 分泌酶的重要組成元件，而 γ 分泌酶能剪切 APP 生成 Aβ（見圖1，Ref 1）。有研究發現，早老基因的突變會引起 APP 的剪切失衡，從而産生另外的具有神經毒性的 Aβ1-42（見圖2，Ref 1）。γ-分泌酶通過主要産生 Aβ40 和 Aβ42 來産生 AβC 端的長度異質性。Aβ40 是一種由 40 個氨基酸組成的肽，是人類中最常見的 Aβ形式。Aβ42 與 Aβ40 的不同之處在于它在 C 端比Aβ40多兩個氨基酸殘基（異亮氨酸和丙氨酸），但它是毒性最強、最易聚集的 Aβ形式，是阿爾茨海默病（AD）患者大腦中沉積的主要種類。可以引起神經元發生炎症反應甚至凋亡，其臨床特征表現爲記憶缺陷、認知能力下降和神經精神症狀，即所謂的癡呆的行爲和心理症狀。

文中表1和表2分别列舉了現有動物模型中APP基因PSEN1基因的代表性FAD相關突變。其中，5XFAD轉基因小鼠模型是一個代表性且廣泛應用的阿爾茨海默病（AD）模型，同時攜帶5個家族性AD相關突變，可快速産生β澱粉樣蛋白（Aβ）沉積和神經退行性病變。5xFAD小鼠于 2006 年培育而成，在 Thy1 啓動子驅動下同時表達包含有 5 個家族性阿爾茨海默病（FAD）突變的APP和PSEN1基因。分别是3個APP基因突變+2個PSEN1基因突變：（APP KM670/671NL（瑞典）、APP I716V（佛羅裏達）、APP V717I（倫敦）、PSEN1 M146L、PSEN1 L286V）， 見表1。5xFAD 小鼠表現出顯著的澱粉樣蛋白病理，從 2-4 月齡時大腦中就會出現斑塊，引發強烈的小膠質細胞反應和炎症過程，以及突觸和神經元的損失。

另一個具有代表性的小鼠模型是APPswe/PSEN1dE9小鼠，是通過共注射由小鼠朊病毒啓動子驅動的兩個載體而開發的。其中一個載體編碼攜帶瑞典（KM670/671NL）突變的 APP 基因，另一個載體編碼與 FAD 相關的 PSEN1基因，缺失第9号外顯子（deletion of exon9,dE9）。APPswe/PSEN1dE9 小鼠從6月齡出現Aβ沉積，到9月齡時在海馬體和皮層中變得豐富。這些沉積物被反應性星形膠質細胞包圍。在12月齡時，該模型小鼠在Morris 水迷宮測試中表現出空間學習記憶能力受損。