前臨床ウェブサイト臨床ウェブサイト

α-シヌクレイン前駆体線維（PFF）モデル

ヒトのパーキンソン病の特徴である異常なα-シヌクレインの病理学的拡散は、α-シヌクレイン前駆体線維（PFF）を動物脳に注入することでモデル化することができます。この「PFFシードおよび拡散モデル」は、ヒトα-シヌクレインを過剰発現する遺伝子組み換えマウス、または野生型マウスやラットに誘導することができます。

この再現性の高い動物モデルでは、細胞体および神経突起におけるα-シヌクレイン凝集体、神経変性（血中および脳脊髄液中のニューロフィラメント軽鎖、および生体内MRIによる脳萎縮測定により測定可能）、ミクログリア増殖、アストログリア増殖、ドーパミン神経の変性など、ヒトのパーキンソン病のいくつかの重要な特徴が再現されています。運動障害および睡眠構造の変化も、このモデルでは定量的に測定することができます。

α-シヌクレインPFFモデルに関する詳細情報
免疫組織化学（IHC）法で処理された脳組織の2つの切片。リン酸化α-シヌクレインを強調表示しており、これはパーキンソン病研究に関連しています。

AAV A53T α-シヌクレインマウスモデル

成体齧歯類の脳におけるα-シヌクレイン病理の生成は、アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターの注入により生成することができます。このパーキンソン病のマウスモデルでは、野生型（C57BL/6）マウスに、A53T変異型ヒトα-シヌクレインを過剰発現するAAVベクターを黒質緻密部近辺に定位注入します。

この頑強なシヌクレインモデルでは、病理学的にニューロンの体細胞および神経突起におけるシヌクレイン凝集体、神経炎症（活性化ミクログリアおよび反応性アストロサイトを含む）、神経変性、ドーパミン作動性神経の変性などが観察されます。これらのパーキンソン病モデルマウスでは、ドーパミン作動性ニューロンの一方的な損失に起因する重大な運動障害が観察され、ローターロッド試験、シリンダー試験、尾懸垂振戦試験、後肢クラッチ試験における変化などが認められます。

AAVα-シヌクレインモデルに関する詳細情報
チロシン水酸化酵素免疫染色により示される同側線条体のドーパミン作動性脱神経

パーキンソン病モデルのヒト疾患への翻訳可能性

低倍率でのシヌクレイン

α-シヌクレイン凝集体

ミスフォールドしたα-シヌクレインの凝集体は、ヒトのパーキンソン病の病理学的特徴のひとつです。レビー小体およびレビー神経突起は、黒質被殻部やその他の脳領域のドーパミン作動性ニューロンで観察されます。ミスフォールドしたα-シヌクレインの病理学的変化もまた、時空パターンに従います（Braak, 2003）。私たちは、AAV誘発モデルおよびプレフォームド・フィブリル（PFF）誘発モデルの両方において、神経細胞体および神経細胞突起に高レベルのリン酸化α-シヌクレインを観察しています。また、PFFモデルでは、強固なシード形成と拡散も観察されています。

活性化ミクログリアと反応性アストロサイト

活性化ミクログリアと反応性アストロサイト

神経炎症はパーキンソン病の病理学的特徴の鍵となります。活性化ミクログリアと反応性アストロサイトは、病態形成において重要な役割を果たしています（Kam, 2020;Chen, 2023）。我々は、AAVおよびPFFを投与したマウスモデルにおいて、神経炎症の異なる時空間パターンを発見しました。また、我々が開発したコンピュータビジョンと機械学習に基づくアルゴリズムを使用して、これらのモデルにおけるミクログリアおよびアストロサイトの形態変化を示しました。

AAV - EBST テスト結果（箱ひげ図）

ドーパミン作動性ニューロンの損失と運動障害

錐体外路運動症状はパーキンソン病の主な臨床症状です。運動機能障害は、黒質緻密部（SNc）のドーパミン作動性ニューロンの損失と線条体（尾状核や 被殻など） の神経変性により生じます。α-シヌクレインを過剰発現するAAVまたはα-シヌクレインPFFをSNcに標的とすることで、私たちはモデルにおいてドーパミン作動性神経の神経変性とドーパミン作動性終末の消失を示しました。これらのマウスは、尾懸垂振とう試験、シリンダー試験、後肢把持試験、ロータロッド試験など、さまざまな試験により運動機能の変化を示します。

更新された M83 睡眠時間長 ビンごとの割合

睡眠の変化

睡眠障害は、パーキンソン病の非運動症状として広く見られるものであり（StefaniおよびHögl、2020年）、患者の最大85％に影響を及ぼします（Asadpoordezaki、2025年）。マウスの睡眠評価に非侵襲的なシステムを使用し、ヒトA53T変異α-シヌクレインを過剰発現するトランスジェニックマウスの前嗅覚核（AON）にα-シヌクレインPFFを注入すると、睡眠覚醒構造（睡眠の割合 、睡眠持続時間など） に変化が起こることを再現性をもって実証しました。

M83 鋭形薄型MRI

地域別脳萎縮

脳画像バイオマーカーは、パーキンソン病を含む神経変性疾患の臨床試験で広く使用されています。MRIから得られた局所容積および皮質厚の測定値は、PDにおける脳萎縮に対して非常に高い感度を示します。パーキンソン病におけるMRIベースの脳萎縮の進行は、α-シヌクレインのプリオン様伝播仮説と一致することが示されています（Tremblay, 2021;Abdelgawad, 2023）。高解像度の全脳MRI撮影と完全自動化された画像処理および分析により、PFFおよびAAVベースのPDモデルの両方において再現可能な脳の局所的萎縮が示され、神経変性の強固な生体内測定法として役立つことが示されました。

M83 プラズマ CSF NfL

CSFおよび血漿中の軽度ニューロフィラメントの上昇

ニューロフィラメント軽鎖は、パーキンソン病患者の脳脊髄液および血漿で増加します（Bäckström, 2020; Urso, 2023;Pedersen, 2024）。ニューロフィラメント軽鎖の測定は、パーキンソン病の臨床試験で日常的に使用されています。ニューロフィラメント軽鎖レベルの上昇は、パーキンソン病の複数の動物モデルで観察されています。私たちは、M83+/- トランスジェニックマウスの前嗅核（AON）または内側前脳束（MFB）にヒトα-シヌクレリンPFFを注入したマウスモデルにおいて、神経フィラメント軽鎖の血漿および脳脊髄液（CSF）レベルで非常に有意な増加を観察しています。

パーキンソン病マウスモデルの特徴

以下のインタラクティブなプレゼンテーションでは、生体内データや多重免疫蛍光組織切片の全体像の高解像度画像など、当社のAAV-シヌクレインマウスモデルの特性評価についてご覧いただけます。

この「イメージストーリー」は、左側のパネルを使って簡単に操作できます。

高解像度の顕微鏡画像は、マウスの左ボタンで移動できます。マウスまたはトラックパッド（上/下）または左上隅の + および - ボタンを使用して、拡大/縮小 が可能です。右上隅のコントロールパネルでは 、チャンネルとセグメンテーションの画像設定の切り替え（オン/オフ）、色の変更、調整が可能です。

最高のインタラクティブ体験 をお楽しみいただくには、フルスクリーンモード のご利用をお勧めします。

Neurodegeneration & Neuroinflammation in the AAV-Synuclein Mouse Model

1/11

Biospective Preclinical Logo

This Interactive Presentation illustrates some of the interesting motor function, brain imaging, and pathologic features of Biospective's AAV A53T α-synuclein mouse model of Parkinson’s disease (PD).

This model was generated by injecting 12 week-old C57BL/6 mice with AAV-human-A53T-synuclein or AAV-null (control) vectors unilaterally into the left substantia nigra pars compacta (SNc). 2 µL of vector was infused at a rate of 0.4 µL/min using a digital stereotaxic device with an automated microinjector.

Coronal Image of Mouse Brain with AAV Injection Site in the SNc

Coronal Atlas View of SNc Injection Site

Multiplex immunofluorescence (mIF) images were generated by immunostaining for phospho-Syn129, GFAP, Iba-1, Tyrosine Hydroxylase, Dopaminergic Nuclei, and counterstained with the DAPI nuclear stain. Tissue sections were digitized using a high-throughput slide scanner and were processed using Biospective's PERMITSTM software platform.

To navigate though this Image Story, you can use the arrows and/or the Table of Contents icon in the upper right corner of this panel.

Navigation Panel with Tooltips

You can also interact with the microscopy image in the viewer on the right at any time to further explore this high-resolution data.

Neurodegeneration in the Substantia Nigra

As can be seen in this microscopy image, there is substantial loss of TH-positive dopaminergic neurons in the ipsilateral SNc compared to the contralateral hemisphere. For reference, an illustration with atlas labels for this brain level is provided below.

Coronal Mouse Brain Section (Bregma -3.2) with Neuroanatomy Labels

Using our PERMITSTM quantitative analysis software, we have quantified the TH staining in the SNc. The plots below show a highly significant reduction in the ipsilateral hemisphere.

Tyrosine Hydroxylase and Cell Density in the Substantia Nigra

TH stain density and cell density for AAV-Syn compared to AAV-null (control) injections; mean ± SEM, t-test, **** p<0.0001.

We have found significant brain atrophy in the SNc by generating regional volume data from in vivo anatomical MRI scans, which corresponds well with the loss of TH-positive neurons. MR images were acquired from mice injected with different doses of AAV-Synuclein at 4 weeks post-inoculation using a 7T animal MRI scanner.

Anatomical MRI with segmented SNc, as well as a plot of relative difference between ipsilateral and contralateral SNc. Injected AAV-Syn doses (GC) were 1×109 (yellow), 5×109 (blue), and 1×1010 (aqua). *p<0.05, **p<0.01.

Dopaminergic Neurons in the Contralateral SNc

This microscopy image shows the contralateral (right hemisphere) SNc which shows unaffected TH-positive cell bodies and processes in red. The DAPI-counterstained nuclei are shown in blue.

Loss of Dopaminergic Neurons in the Ipsilateral SNc

This microscopy image shows the ipsilateral (left hemisphere) SNc, which demonstrates a substantial reduction of TH-positive cell bodies and processes (in red) compared to the contralateral hemisphere. The DAPI-counterstained nuclei are shown in blue.

Neurodegeneration in the Caudate-Putamen & Dopaminergic Motor Deficits

This microscopy image show severe dopaminergic denervation of the ipsilateral (left hemisphere) caudate-putamen (loss of TH-positive terminals). For reference, an illustration with atlas labels for this approximate brain level is provided below.

Coronal Image of Mouse Brain at the Level of the Striatum

Coronal Mouse Brain Section (Bregma +0.86) with Neuroanatomy Labels

Using our PERMITSTM quantitative analysis software, we have quantified the TH staining in the Caudate-Putamen. The plot below shows a highly significant reduction in the ipsilateral hemisphere.

Tyrosine Hydroxylase Staining in the Caudate-Putamen

TH stain density for AAV-Syn compared to AAV-null (control) injections; mean ± SEM, t-test, **** p<0.0001.

This loss of dopaminergic innervation corresponds well with unilateral motor deficits in these mice, including a highly significant increase in use of the ipsilateral paw during the Cylinder Test, decreased latency to fall in the Rotarod Test, and increased swings to the contralateral side in the Tail Suspension Swing Test (TSST).

Illustration of Motor Tests and Plots of AAV-Syn vs. AAV-null

Cylinder Test, Rotarod Test, and Tail Swing Suspension Test (TSST) data for AAV-Syn compared to AAV-null (control) injections; mean ± SEM, t-test, **** p<0.0001.

Loss of Dopaminergic Terminals in the Ipsilateral Caudate-Putamen

This high magnification view shows the severe extent of loss of dopaminergic (TH-positive) terminals in the ipsilateral striatum. There are some remaining (albeit dystrophic) axons present.

Similar to our findings in the SNc, we have observed brain atrophy in the caudate-putamen by quantitative analysis of high-resolution anatomical MRI scans, which establishes an in vivo-ex vivo relationship between neuroimaging and IF measures.

MRI Atlas and Volume Data at the Level of the Striatum

Anatomical MRI with segmented caudate-putamen, as well as a plot of the relative difference between ipsilateral and contralateral caudate-putamen. Injected AAV-Syn doses (GC) were 1×109 (yellow), 5×109 (blue), and 1×1010 (aqua). *p<0.05, **p<0.01.

Microgliosis in Response to Human A53T a-Synuclein Expression

In this low magnification image, one can readily appreciate the higher density of Iba-1 staining microglia in the ipsilateral hemisphere (indicated by the box) relative to the contralateral hemisphere in an AAV-Syn injected mouse brain.

The plots below show the Iba-1 stain density in various brain regions, with highly significant increased staining in the AAV-Syn mice.

PERMITS Data on Iba-1 Stain Density

Iba-1 stain density for AAV-Syn compared to AAV-null (control) injections; mean ± SEM, t-test, **** p<0.0001.

We have performed a morphological analysis of microglia using a novel computer vision & machine learning approach developed by our team. This fully-automated algorithm classifies non-activated (ramified) and activated (non-ramified) microglia.

Examples of Non-activated and Activated Microglial Morphology

The plots below show the microglial activation in various brain regions, with highly significant increased microglial activation in the AAV-Syn mice.

Plots of PERMITS Data Showing Activated Microglia

Microglial activation for AAV-Syn compared to AAV-null (control) injections; mean ± SEM, t-test, **** p<0.0001.

Iba-1 Staining in Proximity to Phosphorylated α-Synuclein

This high magnification view shows the increased density of Iba-1-stained microglia in areas with phosphorylated α-synuclein aggregates.

Astrogliosis in Response to Human A53T α-Synuclein Expression

This low magnification microscopy image show a higher density of GFAP-positive astrocytes in the ipsilateral hemisphere (indicated by the box) of an AAV-Syn injected mouse brain. The plots below show the GFAP stain density in various brain regions.

Plots of PERMITS Data Showing GFAP Stain Density

GFAP stain density for AAV-Syn compared to AAV-null (control) injections; mean ± SEM, t-test, **** p<0.0001.

Astrogliosis and Microgliosis

This high magnification microscopy image shows a high level of Iba-1-positive microglia and GFAP-positive astrocytes in the ipsilateral hemisphere. Note the “activated” morphology of these neuroinflammatory cells.

Summary

The AAV A53T α-syn mouse model recapitulates many of the hallmark features of Parkinson’s disease. This model demonstrates progressive development of asymmetric motor dysfunction (due to unilateral injection), and associated loss of TH-positive SNc neurons and striatal TH expression.

AAV A53T α-synuclein locally increases brain atrophy, microglial density and activation levels, and astrocyte density and hypertrophy. Studies are planned to further interrogate the spatial relationships between microglial activation, astrocyte hypertrophy, and α-synuclein aggregation.

The AAV A53T α-synuclein mouse model is well-suited for drug development given the quantitative in-life and ex vivo readouts. It also has advantages over other models as a screening tool for novel disease-modifying therapeutics targeting α-synuclein related pathology, including the relatively short timeframe required to perform preclinical studies in this model.

Please feel free to further explore the microscopy image in the viewer.

We would be happy to discuss this model and our characterization if you would like to Contact Us.

Table of Contents
Control Panel
Section: SNc Section 1
Channels

当社のパーキンソン病マウスモデルの特性評価、検証済みの測定方法、前臨床神経科学 CRO サービスについて、さらに詳しく知ることができます。

お問い合わせ
よくある質問

パーキンソン病モデルマウスにPFFとAAVを注入した場合、両者の主な違いは何ですか？

遺伝子組み換えマウスにPFFを注入するメリットは何ですか？

α-シヌクレイン動物モデルにおける神経変性を測定するにはどうすればよいですか？

α-シヌクレインマウスモデルで運動症状以外の症状は観察できるのでしょうか？

参考文献

キーワード

関連コンテンツ

パーキンソン病に関する最新情報と、パーキンソン病モデル動物における治療薬の評価に関するベストプラクティス。

詳細はこちら

ご興味のある分野をお知らせください。当社のチームが喜んでご相談に応じます！

Eメール（[email protected]）でお問い合わせいただくか、下記のフォームにご記入の上、送信してください。

お名前*
Eメール*
電話番号*
ご所属（会社/大学）*
メッセージ*

お客様のプライバシーは当社にとって重要です。当社は、「プライバシーに関するお知らせ」に記載されている通り、お客様のデータを保護します。

プライバシーポリシーに同意します。*

当サイトを機能させるために必要なクッキーを使用しています。また、お客様による当サイトの利用状況を測定して改善に役立てるため、またはマーケティング目的で、その他のクッキーも使用しています。すべてのクッキーを許可または拒否する選択が可能です。当社が使用するクッキーの詳細については、プライバシーポリシーをご覧ください。