阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是發(fā)病率最高、病因復(fù)雜的神經(jīng)退行性疾病之一，目前仍缺乏能有效改變AD發(fā)展進(jìn)程的治療手段。傳統(tǒng)AD相關(guān)嚙齒類動(dòng)物模型（如轉(zhuǎn)基因及人源化小鼠模型）極大地加深了我們對(duì)AD發(fā)病機(jī)制的理解，但由于小鼠與人類在遺傳背景、大腦結(jié)構(gòu)、認(rèn)知行為和免疫系統(tǒng)方面存在較大差異，嚙齒類動(dòng)物模型并不能完全反映人類阿爾茨海默病的復(fù)雜性。而非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物（如獼猴屬食蟹猴）在進(jìn)化、腦結(jié)構(gòu)和功能方面與人類更為相似，開(kāi)發(fā)AD相關(guān)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型，有望為揭示靈長(zhǎng)類特異的AD疾病發(fā)生機(jī)制提供新的機(jī)遇。

7月7日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“深圳先進(jìn)院”）腦認(rèn)知與腦疾病研究所/深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院陳宇/路中華/葉濤團(tuán)隊(duì)在Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association期刊在線發(fā)表題為“Early blood immune molecular alterations in cynomolgus monkeys with a PSEN1 mutation causing familial Alzheimer’s disease”的研究論文。研究通過(guò)基因編輯技術(shù)建立首個(gè)精準(zhǔn)模擬家族性AD基因突變的獼猴模型（PSEN1突變食蟹猴），并在幼年AD突變猴中發(fā)現(xiàn)AD相關(guān)早期病理蛋白的改變以及外周炎癥和免疫信號(hào)分子的異常。

文章上線截圖

PSEN1是常染色體顯性阿爾茨海默病（家族性AD，通常65歲之前發(fā)病）的最常見(jiàn)致病基因，編碼γ-secretase復(fù)合體（APP經(jīng)β-secretase和γ-secretase連續(xù)剪切產(chǎn)生Aβ）的催化核心亞基組份。家族性AD?PSEN1?exon9缺失突變（PSEN1-ΔE9）攜帶者通常在45-57歲左右發(fā)病。

在研究中，團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)雙向?qū)NA-CRISPR/Cas9介導(dǎo)的胚胎基因編輯，成功獲得5只攜帶家族性AD?PSEN1-ΔE9突變的食蟹猴。Exon9編碼PSEN1的蛋白剪切位點(diǎn)，exon9的缺失引起突變猴來(lái)源細(xì)胞中PSEN1蛋白水解剪切的改變，并影響其作為亞基的γ分泌酶的活性（如剪切APP影響Aβ代謝）。為進(jìn)一步確認(rèn)PSEN1突變猴能否表現(xiàn)出AD相關(guān)早期疾病特征的改變，團(tuán)隊(duì)檢測(cè)了幼年猴腦脊液中AD相關(guān)核心生物標(biāo)志物的變化。結(jié)果顯示，PSEN1突變猴腦脊液表現(xiàn)出exon9突變劑量依賴性的Aβ42，Aβ42/40比例的升高，以及p-tau217/total tau比例的升高（圖1）。該PSEN1突變食蟹猴模型是報(bào)道的首個(gè)精準(zhǔn)模擬AD致病突變的獼猴模型，幼年PSEN1突變猴腦脊液中AD核心生物標(biāo)志物變化提示該模型在模擬AD早期疾病發(fā)生方面具有重要潛力。

圖1.?PSEN1突變猴腦脊液中AD相關(guān)生物標(biāo)志物的變化

為進(jìn)一步揭示AD發(fā)展進(jìn)程中的潛在早期分子信號(hào)改變，從而為解析早期疾病發(fā)生機(jī)制、發(fā)展早期分子診斷方法提供新的線索，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)幼年食蟹猴進(jìn)行了血液轉(zhuǎn)錄組和血漿蛋白組的檢測(cè)，結(jié)果顯示，在幼年AD突變食蟹猴中，其外周血液系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)大量炎癥和免疫反應(yīng)相關(guān)信號(hào)分子的改變(圖2)，提示早期外周免疫反應(yīng)異常可能在AD進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。

圖2.?PSEN1突變猴血液中炎癥和免疫相關(guān)分子改變

綜上所述，本研究通過(guò)建立首個(gè)精準(zhǔn)模擬阿爾茨海默病致病突變的基因編輯食蟹猴模型，在幼年突變猴中發(fā)現(xiàn)AD相關(guān)早期生物標(biāo)志物以及大量外周免疫信號(hào)分子的異常。該研究為理解靈長(zhǎng)類特異的AD早期疾病發(fā)生機(jī)制、探索和評(píng)價(jià)早期診斷干預(yù)手段提供了新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃脱芯客緩健?span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif; font-size: 16px;" data-index="9">

論文通訊作者陳宇（左五）、路中華（右四）、葉濤（左四）與論文共同第一作者李夢(mèng)奇（左三）、管明峰（左二）、林劍邦（左一）、朱凱川

深圳先進(jìn)院陳宇研究員、路中華研究員和葉濤副研究員為該論文的通訊作者，工程師李夢(mèng)奇、助理研究員管明峰、博士生林劍邦和高級(jí)工程師朱凱川為共同一作，深圳先進(jìn)院為論文唯一通訊單位。感謝國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金粵港澳研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院和深圳先進(jìn)院腦所非人靈長(zhǎng)類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物平臺(tái)對(duì)本研究的支持。

專家點(diǎn)評(píng)：賈建平

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)疾病高創(chuàng)中心主任、北京腦重大疾病研究院阿爾茨海默病研究所所長(zhǎng)，阿爾茨海默病研究專家

盡管藥物和非藥物治療在改善阿爾茨海默病（AD）患者病情方面取得了一定進(jìn)展，但治療效果和藥物使用情況仍不盡如人意。如何提高AD相關(guān)基礎(chǔ)研究并轉(zhuǎn)化于臨床，對(duì)于實(shí)現(xiàn)AD的“早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療”具有重要意義。

這項(xiàng)研究成功報(bào)道了首個(gè)攜帶家族型AD突變（fAD PSEN1-ΔE9）的基因編輯食蟹猴模型。該研究的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是，在幼年AD突變猴中驗(yàn)證到AD發(fā)展進(jìn)程非常早期的兩個(gè)核心生物標(biāo)志物的改變——腦脊液Aβ42和磷酸化tau（p-tau）的升高。大量研究證實(shí)fAD突變攜帶者腦脊液Aβ42/40在癥狀出現(xiàn)前20-30年前高于健康人，隨著疾病進(jìn)展和Aβ在腦內(nèi)有更多的沉積而形成斑塊。值得指出的是，早期腦脊液中Aβ42/40的升高在臨床相關(guān)研究或檢測(cè)中很難被捕捉到，主要原因在于缺乏足夠年輕的AD突變攜帶者可供研究，另一方面腦脊液獲取需要腰穿，很難為患者接受。而AD無(wú)癥狀階段對(duì)于AD的防治卻尤為重要，因?yàn)閷?duì)于AD這樣的神經(jīng)退行性疾病來(lái)說(shuō)，越早的診斷和針對(duì)性干預(yù)（如抗Aβ治療）往往會(huì)有越好的治療效果。此外，AD突變猴中的另一核心生物標(biāo)志物p-tau（如腦脊液p-tau217）以及AD相關(guān)免疫分子的改變進(jìn)一步支持了該食蟹猴模型與人類AD的臨床相關(guān)性，顯示出了非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型在AD相關(guān)轉(zhuǎn)化研究中的優(yōu)勢(shì)和潛力。該非人靈長(zhǎng)類模型有望成為良好的AD轉(zhuǎn)化研究平臺(tái)，促進(jìn)相關(guān)診斷和干預(yù)手段的研發(fā)。

專家點(diǎn)評(píng)：陳曉春

福建醫(yī)科大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究院院長(zhǎng)，癡呆與認(rèn)知障礙領(lǐng)域?qū)＜?/em>

阿爾茨海默病（AD）的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，至今尚未完全明確，主要機(jī)制包括β-淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說(shuō)、tau蛋白假說(shuō)、神經(jīng)炎癥假說(shuō)和APOE風(fēng)險(xiǎn)因子理論等。單一的小鼠模型很難全面再現(xiàn)人類AD的所有病理特征和臨床表型（如傳統(tǒng)AD模型小鼠缺乏tau蛋白病理，行為和認(rèn)知功能損害的癥狀不典型等），限制了AD發(fā)病機(jī)制的研究和診療技術(shù)的發(fā)展。

該項(xiàng)研究利用雙向?qū)NA-CRISPR/Cas9介導(dǎo)的片段敲除技術(shù)，高效且精確地獲得了多個(gè)攜帶家族性AD突變的食蟹猴，并在幼年AD突變猴中發(fā)現(xiàn)了AD相關(guān)生物標(biāo)志物Aβ、p-tau以及外周炎癥分子的變化。該研究具有以下亮點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)CRISPR技術(shù)構(gòu)建疾病突變敲入模型的效率往往較低，該研究利用家族性AD PSEN1 exon9缺失突變的特點(diǎn)，通過(guò)雙向?qū)NA-CRISPR/Cas9介導(dǎo)的片段敲除，在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中高效、精準(zhǔn)地模擬了家族性AD PSEN1 exon9缺失突變，成功獲得了首個(gè)AD家族性突變敲入的食蟹猴模型；（2）此AD突變猴表現(xiàn)出AD兩大核心生物標(biāo)志物的早期改變——腦脊液Aβ42和p-tau217的升高，凸顯了該動(dòng)物模型在模擬和解析AD早期疾病發(fā)生中的潛力；（3）通過(guò)多組學(xué)手段，發(fā)現(xiàn)在幼年AD突變猴中已開(kāi)始出現(xiàn)大量外周炎癥和免疫信號(hào)分子的失調(diào)，為早期炎癥/系統(tǒng)性炎癥參與AD發(fā)生的分子機(jī)制研究，以及開(kāi)發(fā)血液分子診斷策略提供了新線索。未來(lái)進(jìn)一步對(duì)AD突變猴中樞和外周的生物標(biāo)志物、分子、細(xì)胞以及病理和神經(jīng)功能的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，有望為解析靈長(zhǎng)類特異性的AD疾病發(fā)生機(jī)制和早期診療策略提供新的機(jī)遇。