AAV-Tauマウスによるタウオパチーモデル

pTauに対するAT8免疫染色。同側（左半球）の中脳では、SNc近傍とその少し先に広範な染色が認められる。解剖学的参考のため、この脳レベルのアトラスラベルを用いた図を以下に示す。

この高倍率画像は、SNcのニューロンのソーマと突起の両方に広範なpTau染色を示している。

この低倍率画像はMC1免疫染色を示し、AAV-Tau注射マウスの注射部位に構造変化したタウが存在することを示している。特に、同側（左）半球は注入部位の周囲で顕著な染色を示している。

この高倍率画像では、SNcに位置するニューロンの細胞体および神経突起の両方にMC1が広範に染色されていることがわかる。

この高倍率画像では、SNcに位置するニューロンの細胞体および神経突起の両方にMC1が広範に染色されていることがわかる。

この高倍率画像では、SNcに位置するニューロンの細胞体および神経突起の両方にMC1が広範に染色されていることがわかる。

この高倍率画像では、SNcに位置するニューロンの細胞体および神経突起の両方にMC1が広範に染色されていることがわかる。

この顕微鏡画像からわかるように、同側のSNcでは、対側半球に比べてTH陽性ドーパミン作動性ニューロンが大幅に失われている。参考のため、この脳レベルのアトラスラベルを用いた図を以下に示す。

我々の^PERMITSTM定量分析ソフトウェアを用いて、SNcにおけるTH染色を定量化した。下のプロットは、AAV-Tauマウスの同側半球において、AAV-null（コントロール）マウスと比較して非常に有意な減少を示している。

脳の局所萎縮はタウオパチーの重要な特徴である。磁気共鳴画像法（MRI）は、進行性核上性麻痺（リソース参照）や皮質基底膜変性症（リソース参照）の非侵襲的神経画像診断に臨床的に用いられている。Biospective社の研究チームは、タウオパチーにおける脳萎縮の時空間パターンを研究してきました（進行性核上性麻痺の臨床試験における疾患進行のMRI測定、およびMRIと皮質基底核変性症を参照）。我々は、両疾患において中脳や線条体を含む複数の脳領域で有意な萎縮を認めた。

MRIが「トランスレーショナルバイオマーカー」であることを踏まえ、我々は7T前臨床MRIスキャナーを用いて、AAV-hTauマウスとAAV-nullマウス（対照）の高解像度in vivo解剖学的3D MR画像を取得した。当社独自の^NIGHTWINGTMソフトウェアを用いて全自動画像処理を行い、SNcと中脳に非常に顕著な脳萎縮を発見した。このデータは、顕微鏡画像に見られるTH陽性ニューロンの消失と見事に対応している。

この顕微鏡画像は対側（右半球）のSNcを示し、TH陽性の細胞体と突起が赤で示されている。ドーパミン作動性ニューロンの核は青で示されている。

この顕微鏡画像は、同側（左半球）のSNcを示しており、対側半球と比較して、TH陽性細胞体および細胞突起（赤色）が著しく減少している。ドーパミン作動性ニューロン核は青で示されている。

この顕微鏡画像は、同側（左半球）の尾状-後頭葉の重度のドーパミン作動性脱神経（TH陽性末端の消失）を示している。参考のため、このおおよその脳レベルのアトラス・ラベル付き図を以下に示す。

^PERMITSTM定量分析ソフトウェアを用いて、尾状-後頭葉のTH染色を定量化した。下のプロットは、同側半球で非常に有意な減少を示している。

このドパミン神経支配の消失は、これらのマウスにおける片側の運動障害とよく対応しており、シリンダーテストにおける同側の前足の使用の非常に有意な増加、ロータロッドテストにおける転倒までの潜時の減少、テールサスペンションスイングテスト（TSST）における対側へのスイングの増加、後肢の把持の増加などが見られた。さらに、SNAPスコアを用いて初期の感覚運動非対称性が検出され、疾患の進行を追跡するための鋭敏な指標としての有用性が強調された。

この高倍率図は、同側線条体におけるドーパミン作動性（TH陽性）終末の深刻な消失の程度を示している。わずかに残っている（ジストロフィックではあるが）軸索が存在する。

また、MRIスキャンで尾状核-前庭における顕著な脳萎縮が確認され、これは進行性核上性麻痺や 皮質基底核変性症のヒトMRIデータの解析とよく一致している。このデータは、このタウオパチーモデルの「翻訳性」を裏付けている。

新しい表面ベースの形態測定法を用いて、神経変性の感度の高いMRI由来のバイオマーカー、すなわちドーパミン作動性ニューロンの喪失と相関する線条体と中脳の局所的な表面変形を同定することで、われわれのAAV-Tauモデルを検証した。

新しい表面ベースの形態測定法を用いて、神経変性の感度の高いMRI由来のバイオマーカー、すなわちドーパミン作動性ニューロンの喪失と相関する線条体と中脳の局所的な表面変形を同定することで、われわれのAAV-Tauモデルを検証した。

この低倍率画像では、同側（左）半球のIba-1陽性ミクログリアの密度が、対側半球に比べて高いことが容易に理解できる（枠で示す）。

下のプロットはSNcにおけるIba-1染色密度を示している。

我々は、我々のチームが開発した新しいコンピュータービジョン＆機械学習アプローチを用いて、ミクログリアの形態学的解析を行った。この完全自動化アルゴリズムは、非活性化ミクログリア（ラム化）と活性化ミクログリア（非ラム化）を分類する。

下のプロットはSNcにおけるミクログリアの活性化を示しており、AAV-Tauマウスではミクログリアの活性化が非常に顕著に増加した。

この高倍率図は、リン酸化タウ凝集体のある領域でIba-1染色ミクログリアの密度が増加していることを示している。

この低倍率顕微鏡像では、同側半球のGFAP陽性アストロサイトの密度が高い（枠で示す）。下のプロットはSNcにおけるGFAP染色密度を示している。

この高倍率図は、リン酸化タウ凝集体のある領域でGFAP染色アストロサイトの密度が増加していることを示している。

パーキンソン病の特徴を持つこの新しいタウオ病モデルマウスは、進行性核上性麻痺と皮質基底膜変性症の特徴的な特徴の多くを再現しており、その中には（片側注射による）非対称運動機能障害の発症、TH+ SNcニューロンおよび線条体TH発現の関連喪失が含まれる。

AAV-hTauは局所的に、非常に顕著な脳の萎縮、ミクログリアの密度と活性化レベルの上昇、アストロサイトの密度と肥大の増加、細胞体や神経突起への病的なタウの蓄積をもたらした。このモデルにおける病理学的変化を引き続き調べるために、さらなる研究が計画されている。

この誘導可能で急速に進行するマウスモデルは、定量的な in vivoおよびex vivoの読み出しによる創薬に適しており、タウに関連する病態を標的とした新規治療法のスクリーニング方法として、既存のトランスジェニックモデルよりも明確な利点を持っている。

ビューアーで顕微鏡画像をさらにご覧ください。

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