Tg2576マウス対APP/PS1（ARTE10）マウス――アルツハイマー病治療薬開発のためのアミロイドβモデルの選定

要約すると、 1年以内に実施の可否を決定する必要があるアミロイド関連の治療薬開発プログラムにおいては、APP/PS1（ARTE10）系統がデフォルトとして適しており、Tg2576は既存のデータセットを再現するために留保しておくのが最善である。 ホモ接合体ARTE10マウスでは、生後約3ヶ月で最初のプラーク沈着が認められ、生後5ヶ月までにプラーク表現型の浸透率が100％に達するのに対し、Tg2576のプラークは生後9ヶ月頃に現れ、浸透率が100％に達するのは生後11～13ヶ月になってからである （Willuweit, 2009）。この差は、コホートサイズの差異を考慮する前の段階で、研究群ごとに約6ヶ月分の追加の飼育期間に相当する。 また、ARTE10マウスはホモ接合系として繁殖し、アミロイドβ負荷における性差はごくわずかであり、初期の沈着物からすでにびまん性および高密度コアのチオフラビン陽性プラークが認められるため、このモデルはアミロイドPETイメージングや、プラークを標的とする治療薬およびその他のアルツハイマー病（AD）治療薬の評価に適している （Willuweit, 2021）。

どちらもアミロイドβ（Aβ）沈着を特徴とするトランスジェニックマウスモデルですが、保有する家族性アルツハイマー病の変異体の数や繁殖方法に違いがあります。 Tg2576 は 1 つのトランスジーンを持ち、加齢とともにアミロイド病変を発症する。一方、APP/PS1 (ARTE10) は2 つの共統合トランスジーンを持ち、ホモ接合体として維持されるため、最初からより強いアミロイド形成圧がかかる。

Tg2576。Tg2576 マウスは、ハムスターのプリオンタンパク質プロモーターの下で、スウェーデンの二重変異（K670N/M671L）を持つヒト APP の 695 アミノ酸アイソフォームを過剰発現しています。 創設時の特性評価では、生後 3 ヶ月時点では学習および記憶に異常は見られなかったが、生後 9～10 ヶ月で障害が認められ、Aβ 値が上昇した動物では大脳皮質および辺縁系構造にコンゴレッド陽性のプラークが確認された（Hsiao, 1996）。 この系統は、通常、C57BL/6 × SJL の混合バックグラウンドで維持されている（Rustay, 2010）。

APP/PS1 (ARTE10)。ARTE10 マウスは、同じスウェーデン型変異を持つヒト APP と、M146V 変異を持つヒトプレセニリン-1 を保有しており、これらはいずれもニューロン特異的な Thy-1 プロモーターによって発現が制御され、2 つのトランスジーンが共に遺伝するように共統合されています。 この系統は、両方のトランスジーンについてホモ接合体として維持された場合、生存可能かつ繁殖能力があり、その繁殖能力は野生型 C57BL/6 マウスと同等である。 変異型プレセニリン-1は、γ-セクレターゼによる切断をAβ42（これらの動物において優勢な不溶性種）へとシフトさせ、早期かつ著しい沈着に寄与している（Willuweit, 2009）。Biospective社の研究では、C57BL/6NTac系統を背景とするホモ接合系が利用されている。

いずれの系統もAPP過剰発現モデルの第一世代に属しており、この分野の総説では、過剰発現自体がアルツハイマー病とは無関係な表現型を引き起こす可能性があり、モデルは慣例によって選択するのではなく、具体的な実験課題に合わせて選定すべきであると注意が喚起されている（Sasaguri, 2017;Jankowsky & Zheng, 2017）。以下の比較は、その選択を前提として行われている。より進行の速い系統との同等の比較については、当サイトのリソース「5xFADマウス対APP/PS1マウス」を参照のこと。

アミロイドβ病態のTg2576およびAPP/PS1（ARTE10）マウスモデル間の直接比較。行ラベルは両モデルで同一であり、公表値のない項目は省略ではなく「評価なし」として表示されている。 特に別段の記載がない限り、発症時期、浸透率、接合性、プロモーター、変動性、および死亡率に関する値は、ARTE10系統の特性評価および他のトランスジェニックアミロイドモデルとの比較に関する既発表論文（Willuweit, 2009）から引用したものである。

ARTE10マウスは、Tg2576マウスよりも約6か月早くアミロイドを沈着させ、その沈着物は、後に凝集するびまん性物質ではなく、成熟した高密度コアプラークとして現れる。 ホモ接合体ARTE10マウスでは、生後3ヶ月齢で前部新皮質および副海馬に最初のプラークが出現し、加齢とともに海馬、扁桃体、視床へと広がっていくが、ヒトのアルツハイマー病と同様に小脳は影響を受けない （Willuweit、2009）である。対照的に、Tg2576は当初、生後9～10ヶ月の間に記憶障害とコンゴレッド陽性プラークが同時に現れるモデルとして特徴づけられていた（Hsiao、1996）。

Tg2576マウスでは、生化学的変化と組織学的変化の進行時期が異なる。不溶性Aβ40およびAβ42は生後6～7ヶ月で検出可能となり、生後10ヶ月まで指数関数的に増加するが、その期間における組織病理学的所見は孤立したコアに限定されている。 びまん性プラークは12ヶ月時点で明らかになり、アミロイドコアを伴う神経突起プラークは12～23ヶ月にかけて蓄積する（Kawarabayashi, 2001）。 16ヶ月時点で検査された個体では、顕著なグリア増生および神経突起ジストロフィーを伴うアミロイド沈着が認められる（Irizarry, 1997）。したがって、プラークの蓄積量を組織学的に評価する研究プログラムにおいては、6ヶ月時点の生化学的シグナルを研究開始時点として扱うことはできない。

この形態学的差異は、線維状アミロイドに結合するあらゆる物質にとって重要である。ARTE10マウスの脳では、検出可能な最も初期かつ微小な沈着物でさえすでにコンゴフィリックであり、びまん性沈着物はプラーク負荷が高くなった場合にのみサテライトとして現れる（Willuweit, 2009）。 6つのマウスモデルから得られた生体外フィブリルの極低温電子顕微鏡観察により、ARTE10フィブリルには患者の脳で見られるヒト型IIフィラメントフォールドが含まれていることが判明した。著者らは、この特性を、プラークを標的とする治療薬およびPETトレーサー開発のためのモデル選定に直接関連付けしている（Zielinski, 2023）。

ホモ接合型ARTE10系統は、検出力計算の根拠となるあらゆる指標（浸透率、個体間のばらつき、性差、および脱落率）において、2つのマウスモデルのうち再現性が高い。 検査したすべてのホモ接合型ARTE10マウスは、発症から2か月後の生後5か月時点でプラークを認めており、同年齢の個体間のプラーク負荷のばらつきは小さい（Willuweit, 2009）。

性差の影響。Tg2576 では性別が実験設計上の制約となるが、ARTE10 ではそうではない。 15 ヶ月齢で検査された 91 匹の Tg2576 マウスのコホートでは、雌の脳内でプラークが占める面積は雄の約 3 倍であり、ELISA による Aβ40 および Aβ42 の差は、その差ほど大きくはないものの、同様の傾向が見られた（Callahan, 2001）。 したがって、このモデルを用いた研究では、単一の性別のマウスだけで実験を行う（これにより臨床への応用可能性が弱まる）か、あるいは性別ごとに層別化し、追加の動物にかかる費用を負担することになります。ヘミ接合型およびホモ接合型の ARTE10 マウスでは、性差は報告されていません（Willuweit, 2009）。

背景系統。Tg2576に使用されているC57BL/6 × SJLの混合背景系統は、劣性Pde6brd1網膜変性対立遺伝子を保有しており、この背景系統では行動試験間で高いばらつきが見られる。 同種のAPPトランスジーンをコンジェニック129系統に導入した場合、同程度のAβ病理を示しながらも、より一貫した機能障害が認められた（Rustay, 2010）。 この実用上の影響は測定可能である：rdホモ接合体では、8ヶ月または16ヶ月時点で水迷路の習得は達成できなかったが、Y迷路の交替行動、物体認識、およびバーンズ迷路は依然として有用な情報を提供した（Yassine, 2013）。 Tg2576における認知機能の評価項目は、動物の視覚機能を考慮して選択する必要がある。

どちらのモデルも、プラークに関連するグリア細胞の活性化を顕著に引き起こすが、ARTE10ではその活性化がより早期に生じ、かつ「微小環境解析」を可能にするような空間的配置で現れる。 ARTE10の脳内のすべてのアミロイドプラークは、ユビキチン陽性の萎縮性神経突起の輪に囲まれており、その周辺にはIba-1陽性の活性化ミクログリアおよびGFAP陽性の反応性アストロサイトが伴っており、この三者からなる構造は、ヒトの老人性プラークの古典的な形態を反映している （Willuweit, 2009）を反映している。Tg2576マウスにおいても、同等のグリア増生および神経突起ジストロフィーが見られるが、これらは、それ自体がかなり後になって初めて完全に沈着するアミロイドと併せて発生し、CA1におけるニューロン喪失を Tg2576マウスにおいても同等のグリア増生および神経突起ジストロフィーが認められるが、これらはアミロイドと併存しており、アミロイド自体はかなり後になって初めて完全に沈着する。また、16ヶ月時点でもCA1における神経細胞の喪失は伴わない（Irizarry, 1997;Kawarabayashi, 2001）。

グリア反応は個々のプラークを中心に組織化されているため、有益な測定結果は全体的なものではなく、空間的なものとなります。 Biospectiveは、全スライドマルチプレックス免疫蛍光法および自動セグメンテーションを用いて、ARTE10マウスにおける個々のプラークの炎症性微小環境（プラーク周辺のアストロサイトの形態や、活性化および非活性化のミクログリア集団など）を定量化します。 このモデルに関する社内の特性評価によると、連続した年齢コホートにおいて、大脳皮質のプラーク密度、およびIba-1とGFAPの染色密度の双方が加齢に伴い上昇することが示されています。プラーク分類に関するさらなる背景情報は、アミロイド-βプラーク解析に関するリソースに記載されています。

ARTE10は、脳血管アミロイドの研究においてより効率的なプラットフォームですが、抗体誘発性微小出血に関しては、Tg2576の方が公表されている実績が長いと言えます。 アミロイド関連の画像所見異常は、抗アミロイド抗体の主な用量制限毒性であり、浮腫または滲出（ARIA-E）およびヘモシデローシスまたは微小出血（ARIA-H）から構成される。 これらは脳アミロイド血管症（CAA）と臨床的および病態生理学的特徴を共有しており、アポリポタンパク質Eのハプロタイプと抗体の投与量が主要な危険因子となっている（Hampel, 2023）。したがって、いかなる前臨床ARIAモデルも、実質性プラークだけでなく、真の血管性アミロイドを形成しなければならない。

ARTE10マウスは、実質性アミロイドーシスが進行するにつれて、皮質内、軟髄膜、および脈絡膜の血管にアミロイド血管症を発症する（Willuweit, 2009）。 脳および血管のアミロイドを併せ持つ生後10ヶ月のARTE10マウスを対象としたマルチモーダルMRI研究では、海馬において見かけの横方向緩和率および磁気感受性の局所的な増加が大きな効果サイズで報告されたほか、免疫組織化学検査では海馬の鉄負荷の上昇も確認された（Shahid, 2026）。 この種の磁化率強調画像（SWI）の測定結果は、患者における ARIA-H を検出するために用いられるのと同じ基礎物理学に基づいており、ベースラインでの微小出血の存在は、その後の ARIA のリスクを高める（Hampel, 2023）。

Tg2576モデルでは、 抗Aβ抗体の長期にわたる全身投与は高齢動物の血管病変を悪化させた一方、同じ抗体の脳室内投与は脳アミロイド血管症および関連する微小出血を軽減した（Thakker, 2009）。これは非常に有益なARIA様実験であるが、高齢マウスを用いて実施されたものである。 したがって、そのトレードオフは主に生物学的要因というよりは時間軸の問題である。ARTE10の研究結果は10ヶ月時点で読み取れるのに対し、Tg2576の実験にはかなり高齢の動物が必要となる。

APOE4依存性のリスクモデリングも必要とする研究プログラムでは、いずれのモデルとの交配も利用可能です。どちらのアプローチも、ヘモシデリンに感度の高いシーケンスを用いた生体MRIを必要とします。最近、ARTE10×APOE4交配モデルが開発され、現在、Biospective社の研究科学者らによって、このモデルにおけるARIAに関連する変化の評価が進められています。

モデルの選択は、研究の開始時期と必要なコホート規模の両方を決定し、これら2つの影響は相乗的に作用する。完全浸透性のARTE10コホートは生後5ヶ月から研究可能であるのに対し、Tg2576は生後11～13ヶ月になるまで完全浸透性に達しない（Willuweit, 2009）。 3か月の投与期間を持つ治療群の場合、これは、コホートの1歳の誕生日前に終了する「生体試験段階」と、2歳を大幅に超えて延長される「生体試験段階」との違いに相当し、それに伴う飼育、脱落、および維持コストも異なる。

コホートの規模は、モデル名よりもエンドポイントのばらつきによって決まるため、絶対的なプラーク負荷よりも、浸透率や個体間の広がりがより重要になります。 ホモ接合型 ARTE10 系統には、より小規模で効率的なコホートを可能にする 3 つの特性があります。それは、完全な浸透度、確立された病変のない動物を最小限に抑えること、報告されている性差がないため両性をプールできること、そして特定の年齢における個体間の変動が小さいことです（Callahan、2001）。

Biospective社は、ホモ接合型APP/PS1（ARTE10）モデルについて、投与から生体イメージング、定量的神経病理学的検査および免疫測定に至るまで、エンドツーエンドのCROサービスとして提供しています。アルツハイマー病治療薬の開発プログラムで最も頻繁に使用されるエンドポイントは以下の通りです：

アミロイドに加え、タウ病理および明らかな神経変性が求められるプログラムについては、同じARTE10系統を基盤としたアミロイドβとタウの共病理モデルを運用しており、より広範なアルツハイマー病モデルポートフォリオが関連する課題を網羅しています。 当研究所の「ミクログリア、アストロサイトおよび神経変性疾患イニシアチブ」では、グリア細胞のエンドポイントに関する方法論をまとめています。

科学的課題がアミロイド生物学全般ではなく、その特定の系統に結びついている場合、Tg2576は依然として適切なモデルである。 これには3つの状況が該当する。第一に、既存のTg2576データセットの再現または拡張を行う場合であり、この際、系統を変更すると、同じ研究プログラム内で生成された過去の対照データとの比較可能性が損なわれる。第二に、Tg2576においてその生物学的特性が確立されており、他のモデルではその発現や関与が解明されていない標的に関するメカニズム解明の研究である。 第三に、例えば、不溶性Aβが増加しているものの、組織学的なプラークがまだごくわずかである沈着前の段階を調査する場合など、意図的に、より緩やかな単一トランスジェニックの経過を利用する研究である（Kawarabayashi, 2001）。

また、ARTE10が提供しないものについても明確にしておく価値がある。 Tg2576 や他の APP あるいは APP-プレセニリントランスジェニック系統と同様に、ARTE10 では神経原線維変化は発生せず、高齢のホモ接合体におけるタウの過リン酸化は、プラークに関連する少数のジストロフィー性神経突起に限定されている（Willuweit, 2009）。 ARTE10はアミロイドモデルであり、APP過剰発現モデルに共通するより広範な注意点がある。すなわち、生理的レベルを超えるAPP濃度に起因する表現型は、必ずしもアルツハイマー病の特徴であるとは限らない（Sasaguri, 2017）。

ほとんどのアミロイドを標的とする治療プログラムでは、ホモ接合型APP/PS1（ARTE10）系統の使用が推奨されており、Tg2576は従来のデータとの整合性を保つために留保されている。 この判断の根拠となるのは、研究コストおよび治療効果の検出確率に直接影響を与える4つの特性である。すなわち、3ヶ月でのプラークの出現と5ヶ月での完全な浸透率（Willuweit, 2009）； アミロイド負荷量において性差の報告がないこと（これに対し、Tg2576の雌マウスでは15ヶ月時点で負荷量が約3倍高いことが示されている（Callahan, 2001））； 初期の沈着物からすでにコンゴフィリックな高密度コアプラークが認められ、これらはアミロイドPETトレーサーによって捕捉される種である（Willuweit, 2021）；および、患者の脳に見られるヒトII型多型を含むフィブリルフォールド（Zielinski, 2023）。 血管系のエンドポイントに関しては、このモデルでは10ヶ月時点で測定可能な脳内および血管内のアミロイドが認められる（Shahid, 2026）。

APP/PS1 （ARTE10）を選択してください。これは、特に縦断的MRIを用いて1年以内にアミロイド低減効果、プラーク標的効果、または神経炎症効果を検出・定量化することを目的とする場合、あるいはARIAを対象とした安全性評価のために血管性アミロイド基質が必要な場合です（Hampel, 2023）。 その代償として、タングル病変や明らかな神経細胞の喪失が見られないという欠点がありますが、当社の共病変モデルは、このギャップを埋めるように設計されています。

既存の Tg2576 データセットと整合させる必要がある場合、標的の生物学的特性がその系統で具体的に文書化されている場合、あるいは沈着前の緩やかな段階自体が研究対象である場合には、Tg2576 を選択してください（Kawarabayashi, 2001）。 その場合は、11ヶ月頃から開始する研究、性別による層別化または制限が必要なコホート、従来の背景における網膜変性対立遺伝子によって制約される課題の選択、および脱落を見越した過剰登録を受け入れる必要がある（Callahan, 2001;Yassine, 2013）。

当チームは、貴社のアルツハイマー病（AD）プログラムにおけるモデル選定、コホート規模の決定、およびエンドポイント戦略について、喜んでご相談に応じます。研究の範囲設定については、ぜひご連絡ください。

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