肌萎缩侧索硬化症（ALS）造模病毒-产品武汉枢密脑科学技术有限公司

肌萎缩侧索硬化症（ALS）造模病毒

肌萎缩性侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis, ALS）是一种成人发病的神经退行性疾病，也称为渐冻症/运动神经元病（Motor neuron disease, MND），其特点是轴突变性导致神经末梢的破坏，进而引起运动神经元的渐进性丧失，造成四肢、躯干、胸部、腹部肌肉逐渐无力并萎缩，从而影响交流、运动、吞咽和呼吸功能，最终导致死亡。ALS动物模型的构建包括转基因模型动物以及利用AAV载体造模等。

模型构建及检测服务

1.ALS转基因模型

ALS转基因模型鼠包括TDP-43/TDP-25/TDP-43^M337V、SOD1（超氧化物歧化酶1）和C9ORF72（9号染色体开放阅读框72基因）非编码区的GGGGCC重复等多种不同的模型。同时TDP-43野生型及其截短和突变体已被证实是目前最成熟的研究ALS发病机制的动物模型。

● 实例一

通过原核注射（pronuclear injection），建立两个在TRE启动子控制下分别携带7个或16个TRE-TDP-43^M337V基因拷贝的转基因品系。免疫印迹（Immunoblotting）结果显示在转基因大鼠脊髓中检测到TDP-43的强表达，且可观察到大鼠发生瘫痪。

图1 ALS转基因模型

【参考文献】

Zhou H, Huang C, Chen H, et al. Transgenic Rat Model of Neurodegeneration Caused by Mutation in the TDP Gene. PLoS Genet. 2010; 6(3):e1000887.

2.AAV诱导的ALS模型（我司开发）

借助AAV载体，通过颞静脉注射以及脑立体定位注射表达TDP-43能够模拟部分ALS症状和病理特征。

● 实例

利用AAV载体表达突变体TDP-43(M337V)并注射进猴子和小鼠体内。与GFP对照组相比，TDP-43试验组的猴子呈现左上肢瘫痪、握力下降、抓握行为减少的现象，且注射后的生存率变化不明显。在小鼠中，TDP-43试验组的小鼠驼背明显、运动功能受损严重。说明在这两种动物模型中，借助AAV载体能够有效表达TDP-43，从而模拟部分ALS症状和病理特征，且安全可行。

图2 AAV载体诱导的ALS模型

【参考文献】

Yin P, Guo X, Yang W, et al. Caspase-4 mediates cytoplasmic accumulation of TDP-43 in the primate brains. Acta Neuropathol. 2019 Jun; 137(6):919-937.

造模病毒产品信息

产品信息	血清型
PFD-rAAV-SYN-TDP-43-WPRE-bGHpA	AAV9
PFD-rAAV-SYN-TDP-43^M337V-WPRE-bGHpA	AAV9
PFD-rAAV-SYN-TDP-25-WPRE-bGHpA	AAV9
PFD-rAAV-SYN-TDP-43∆NLS-WPRE-bGHpA	AAV9

给药途径及行为学检测服务

CNS直接靶注射到CNS组织或脑脊液（红色）。脑实质内注射可以进入脊髓组织（PSC），也可以进入有轴突投射到脊髓的脑组织（PB）。鞘内注射（T）或侧脑室注射（CV）可增强载体在脑脊液中的扩散。外周给药途径能转导运动神经元：肌肉注射（M）或静脉注射（V）（黑色）。

图3脊髓转导的AAV载体递送途径（Eur J Neurosci. 2011 Oct;34(8):1179-88.）

表1 ALS模型动物行为检测及病毒表达分析

ALS模型检测	实验项目	实验内容
行为学检测	旷场实验	检验动物的自主运动能力
	转棒	检测动物的运动能力
	步态评估	检测动物的肢体协调性
	悬挂	检测动物运动协调能力
	抓力	检测动物的肌肉力量
组织染色	尼氏染色	检测运动神经元的凋亡
组织染色	免疫荧光	特异性标记目的蛋白在细胞内的含量及定位

● 实例一

与GFP组相比，TDP-NLS和TDP-25大鼠出现显著的运动能力的损害，且与TDP-43大鼠相比，死亡率更低，表明这两种模型鼠既能够有效地重现ALS相关的症状，同样能够进行长期研究

图4 AAV9-GFP/TDP-25-TDP-NLS大鼠体重、运动能力和存活率研究

与GFP组相比，TDP-NLS和TDP-25雄性大鼠在homecage中表现出肢体功能的损伤。

图5 AAV9-GFP/TDP-25/TDP-NLS大鼠肢体运动障碍

TDP-NLS和TDP-25在脊髓中都有广泛的表达，TDP-NLS在细胞核和细胞质中均有表达，但是TDP-25的免疫反应仅限于细胞质。

图6 TDP-NLS/25在神经元内的表达及定位

【参考文献】

Dayton RD, Gitcho MA, Orchard EA,et al. ive forelimb impairment in rats expressing a pathological TDP-43 25 kDa C-terminal fragment to mimic amyotrophic lateral sclerosis. Mol Ther. 2013 Jul;21(7):1324-34.

● 实例二

TDP-43在脊髓和大脑中都有广泛的表达，并且显著降低了大鼠体重的增加以及存活率。

图7 TDP-43在神经元内的表达及定位

TDP-43大鼠出现了明显的肢体损伤以及运动能力的损伤。

图8 TDP-43大鼠运动表型

【参考文献】

Wang DB, Dayton RD, Henning PP,et al. Expansive gene transfer in the rat CNS rapidly produces amyotrophic lateral sclerosis relevant sequelae when TDP-43 is overexpressed. Mol Ther. 2010 Dec;18(12):2064-74.

产品及应用