新型精准猴模型助力阿尔茨海默病研究|基因突变|基因编辑|灵长类动物_新浪科技

■本报记者刁雯蕙

阿尔茨海默病（AD）俗称“老年痴呆”，是最常见的神经退行性疾病，其病因复杂、发病机制尚未完全阐明，临床治疗效果也不尽如人意。另外，现有动物模型在全面模拟人类AD的病理特征和临床表现方面存在局限，在一定程度上制约了该疾病的机理研究和诊疗策略的发展。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称深圳先进院）研究员陈宇、路中华，副研究员叶涛团队，成功建立了精准模拟家族性AD致病突变的新型猕猴模型——PSEN1基因突变食蟹猴，并在幼年突变猴中发现与AD相关早期生物标志物的改变以及外周炎症和免疫信号分子的异常，为深入理解AD的发生及发展进程提供了新机遇。相关研究已发表于《阿尔茨海默病与痴呆》。

非人灵长类新模型精准模拟致病突变

与啮齿类动物相比，猕猴等非人灵长类动物与人类在进化和遗传信息、大脑结构、认知行为、免疫系统等神经生物学特征上更为接近。开发非人灵长类动物精准疾病模型有望更准确和全面地反映灵长类动物特异的AD病理特征和疾病进程，从而为深入理解疾病机理和开发诊疗策略提供新的机会。

在构建精准模拟人类AD基因突变的非人灵长类动物模型方面，此前，科学家成功建立了携带家族性AD基因突变的精准小型猴模型——狨猴模型。然而与人类进化更为相近的大型猴模型仍然缺乏，如食蟹猴模型。

“利用CRISPR基因编辑技术构建疾病突变精准敲入猴模型面临的挑战是，经基因编辑-同源重组方式精确插入疾病突变的效率较低，这在繁殖周期短、产崽多的小动物模型中影响较小。对于食蟹猴等大型动物而言，由于其较长的妊娠期和性成熟时间，以及单胎生育特性，获得精准突变敲入动物模型的概率很低。”论文第一作者、深圳先进院工程师李梦奇向记者介绍。

对此，研究团队对AD精准建模方案进行深度探讨后认为，双向导RNA-CRISPR/Cas9基因编辑系统可以高效删除两个向导RNA切割位点之间的基因序列。而与常规家族性AD中的基因错义突变不同，PSEN1-E9是一类特殊的家族性AD PSEN1基因外显子9功能缺失型突变，该突变携带者通常在45岁至57岁发病。

研究团队结合双向导RNA基因编辑技术和PSEN1-E9基因突变的特点，设计了靶向外显子9两侧内含子序列的双向导RNA-CRISPR/Cas9系统，在食蟹猴基因组中实现了PSEN1外显子9的高效删除，获得多只家族性AD PSEN1-E9突变食蟹猴，并精准模拟出致病突变导致的基因mRNA和蛋白水平的异常，成功构建出精准携带家族性AD基因突变的食蟹猴模型。

疾病转化研究新平台

近日，阿尔茨海默病协会发布了《阿尔茨海默病诊断和分期的修订标准（2024年）》，其中强调了增加特征性生物标志物检测辅助阿尔茨海默病临床诊断的必要性。

此前研究表明，家族性AD基因突变过量产生Aβ42，突变携带者脑脊液中Aβ42/40的比例在症状出现前20年至30年会高于健康人。随着疾病的进展以及Aβ42在脑内沉积形成斑块，该比例会逐渐低于健康人。然而，早期的家族性AD突变携带者脑脊液中Aβ42比例上升的时期，在临床研究或检测中难以被准确捕捉到。一方面是缺乏足够年轻的AD突变携带者可供研究；另一方面是脑脊液的获取需要进行腰穿手术，很难被患者接受。

研究团队对幼年AD突变猴脑脊液的检测发现，Aβ42及磷酸化tau217两大核心生物标志物的比例均显著增高，表明团队建立的AD突变猴模型有望成为研究人类AD进程最早期无症状阶段的良好载体，为深入揭示AD早期疾病转化提供了一个临床相关性高，且可全生命周期动态追溯的动物模型。

此外，研究团队对幼年突变猴进行了血液转录组和血浆蛋白组的检测，发现幼年AD突变食蟹猴的外周血液系统中，开始出现大量与炎症和免疫反应相关信号分子的异常。

“未来对这些免疫相关分子的动态追踪和功能验证，有望为进一步阐明早期外周免疫反应异常在阿尔茨海默病中的贡献提供新的线索。”论文共同通讯作者陈宇说。