【基因编辑】阿尔茨海默症大小鼠模型（一）

目前有三种基因突变已被确定为 FAD 的独立致病因素：淀粉样前体蛋白（Amyloid precursor protein, APP）、早老素 1（Presenilin 1，PSEN1）和早老素 2（Presenilin 2，PSEN2）。这些 FAD 连锁突变中的每一个都可直接改变 APP 向 β 淀粉样蛋白（Beta amyloid protein，Aβ）的生成过程，导致具有神经毒性的 Aβ 斑块的脑部沉积增加。例如早老基因表达的早老蛋白是 γ 分泌酶的重要组成元件，而 γ 分泌酶能剪切 APP 生成 Aβ（见图1，Ref 1）。有研究发现，早老基因的突变会引起 APP 的剪切失衡，从而产生更多的具有神经毒性的 Aβ1-42（见图2，Ref 1）。γ-分泌酶通过主要产生 Aβ40 和 Aβ42 来产生 AβC 端的长度异质性。Aβ40 是一种由 40 个氨基酸组成的肽，是人类中最常见的 Aβ形式。Aβ42 与 Aβ40 的不同之处在于它在 C 端比Aβ40多两个氨基酸残基（异亮氨酸和丙氨酸），但它是毒性最强、最易聚集的 Aβ形式，是阿尔茨海默病（AD）患者大脑中沉积的主要种类。可以引起神经元发生炎症反应甚至凋亡，其临床特征表现为记忆缺陷、认知能力下降和神经精神症状，即所谓的痴呆的行为和心理症状。

文中表1和表2分别列举了现有动物模型中APP基因PSEN1基因的代表性FAD相关突变。其中，5XFAD转基因小鼠模型是一个代表性且广泛应用的阿尔茨海默病（AD）模型，同时携带5个家族性AD相关突变，可快速产生β淀粉样蛋白（Aβ）沉积和神经退行性病变。5xFAD小鼠于 2006 年培育而成，在 Thy1 启动子驱动下同时表达包含有 5 个家族性阿尔茨海默病（FAD）突变的APP和PSEN1基因。分别是3个APP基因突变+2个PSEN1基因突变：（APP KM670/671NL（瑞典）、APP I716V（佛罗里达）、APP V717I（伦敦）、PSEN1 M146L、PSEN1 L286V）， 见表1。5xFAD 小鼠表现出显著的淀粉样蛋白病理，从 2-4 月龄时大脑中就会出现斑块，引发强烈的小胶质细胞反应和炎症过程，以及突触和神经元的损失。

另一个具有代表性的小鼠模型是APPswe/PSEN1dE9小鼠，是通过共注射由小鼠朊病毒启动子驱动的两个载体而开发的。其中一个载体编码携带瑞典（KM670/671NL）突变的 APP 基因，另一个载体编码与 FAD 相关的 PSEN1基因，缺失第9号外显子（deletion of exon9,dE9）。APPswe/PSEN1dE9 小鼠从6月龄出现Aβ沉积，到9月龄时在海马体和皮层中变得丰富。这些沉积物被反应性星形胶质细胞包围。在12月龄时，该模型小鼠在Morris 水迷宫测试中表现出空间学习记忆能力受损。