파킨슨병 치료제 개발을 위한 AAV α-시누클레인 모델
질병 조절 치료제의 전임상 연구에 사용하기 위한 마우스 및 랫드 모델에서 아데노-연관 바이러스(AAV)에 의한 α-시누클레인 발현에 대한 개요.
AAV-α-시누클레인(AAV-Syn) 모델이란 무엇인가요?
흑질 소구체의 도파민성 뉴런의 점진적인 소실, α-시누클레인(α-synuclein)이 풍부한 루이소체(Lewy body)의 축적, 그리고 관련된 운동 기능 장애는 파킨슨병(PD)의 특징적인 증상입니다. PD 병태생리학의 핵심 기여자로서, 병리학적 α-시누클레인의 측정은 전임상 PD 모델의 핵심 판독값이며, 형질전환, 미리 형성된 피브릴(PFF) 주입 또는 바이러스 벡터 기반 체세포 전이를 통해 야생형 또는 돌연변이 α-시누클레인을 과발현하는 PD 마우스와 랫트 개발의 근거가 되어 왔습니다.
인간 α-시누클레인(AAV-Syn)을 과발현하는 아데노 연관 바이러스(AAV) 벡터의 정위 주사는 흑질과 선조체 탈신경에서 도파민성 뉴런의 점진적인 손실을 초래합니다. 검증된 AAV 벡터를 사용하여 AAV-Syn을 쥐 또는 랫드의 흑질에 주사 하면 주사 후 3-4주 후에 α-시누클레인이 안정적으로 전달됩니다. 일반적으로 이러한 모델에서 흑질 소구체의 도파민성 뉴런이 50% 이상 점진적으로 감소하는 것을 관찰할 수 있습니다. 또한, AAV-Syn 과발현은 α-시누클레인 응집, 신경염증, 그리고 강력한 운동 표현형을 유발합니다.
현미경 이미지
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이 시각화에서 AAV-A53T α-Syn 마우스 뇌는 왼쪽 위치의 섹션 슬라이더로 볼 수 있고, AAV-null 대조 마우스 뇌는 오른쪽 위치의 섹션 슬라이더로 볼 수 있습니다.
Tissue section stained for tyrosine hydroxylase (TH) showing loss of dopaminergic terminals in the striatum ipsilateral to AAV-Syn injection into the substantia nigra (left hemisphere) in a C57BL/6 mouse. Note that only the white matter tracts remain visible (due to myelin autofluorescence) in the denervated left striatum compared to the strong TH staining in the fully-innervated, right striatum.
알파-시누클레인 기반의 파킨슨병 동물 모델이 많이 있습니다. 그러나 AAV-Syn 모델이 파킨슨병 치료제 개발에 선호되는 모델 중 하나인 데에는 몇 가지 이유가 있습니다. 알파-시누클레인을 과발현하는 형질전환 동물 모델에 비해 비교적 짧은 시간 내에 질병의 표현형이 나타납니다. AAV-Syn에 의해 유발된 마우스와 랫드 모델은 강력한 얼굴 및 구조적 타당성을 가지고 있습니다. 이 모델은 병리학적 α-시누클레인, 도파민(DA) 기능 장애의 점진적 시간 경과, 예측 가능한 신경염증 패턴 등 인간 파킨슨병과 일치하는 주요 분자적 측면을 재현하는 데 탁월합니다. 기존의 신경독소 기반의 파킨슨병 모델(6-하이드록시도파민[6-OHDA]과 MPTP 등)과 비교했을 때, AAV-Syn은 예측 타당성을 개선했으며, 인간 파킨슨병의 치료 반응을 예측하는 데 더 효과적입니다.
AAV-Syn 모델은 흑색질-선조체 변성 및 운동 기능 장애를 대상으로 하는 약물 개발에 적합합니다. 또한 신경 염증을 대상으로 하는 실험적 치료제를 평가하는 데에도 사용할 수 있습니다. Biospective에서 AAV-Syn 과발현 인간 돌연변이 A53T α-시누클레인 마우스를 고정밀도 전달함으로써 α-시누클레인 응집, 신경 퇴행, 신경 염증(미세아교세포 및 성상교세포), 운동 기능 장애 등 파킨슨병의 필수적인 측면 대부분을 재현합니다.
AAV-Syn 모델은 진행성 신경 퇴행을 보여줍니다. 여기에는 흑질 소구체의 도파민성 뉴런의 소실과 이에 따른 동측 선조체의 탈신경, 표준화된 테스트를 통해 쉽게 측정할 수 있는 운동 장애, 활성화된 미세아교세포, 반응성 성상교세포, 증가된 전염증성 사이토카인 발현을 포함한 신경염이 포함 됩니다.
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이 모델들에서 관찰할 수 있는 운동 및 행동 표현형은 무엇입니까?
AAV-Syn 모델은 일반적으로 야생형 마우스 또는 랫트의 흑질에 인간 α-시누클레인 AAV 벡터를 일방적으로 주입하여 생성되며, 이로 인해 많은 운동 및 행동 테스트에서 정량화 가능한 운동 기능 장애가 유발됩니다. 일반적으로 사용되는 몇 가지 강력한 테스트가 아래에 강조 표시되어 있습니다.
고상체 스윙 테스트(EBST) 또는 꼬리 서스펜션 스윙 테스트(TSST)
EBST는 일반적으로 설치류 실험적 뇌졸중을 평가하는 데 사용되어 왔으며, PD의 일측성 병변 모델에 사용하도록 조정되었습니다. Biospective는 AAV-Syn 마우스 모델에서 EBST의 유효성을 검증했습니다. 이 모델에서 A53T 돌연변이 인간 α-시누클레인(AAV-hA53Tα-Syn)을 과발현하는 AAV를 주입한 후 상당한 스윙 비대칭이 나타났습니다.
고상체 스윙 테스트(EBST) 또는 꼬리 서스펜션 스윙 테스트(TSST)에 대해 자세히 알아보세요.
편측성 도파민 결핍을 가진 설치류는 반대쪽으로 몸을 돌립니다.
AAV-hA53Tα-Syn을 주입한 마우스에서 AAV-null 대조군 마우스에 비해 반대쪽 팔의 스윙이 증가했습니다. **** p<0.0001.
암페타민/아포모르핀 유도 회전
일방적으로 주입된 AAV-Syn은 주입 후 8주째부터 쥐에게 암페타민 또는 아포모르핀을 주입한 후 회전 행동이 증가하게 합니다.
암페타민/아포모르핀 유발 회전에 대해 자세히 알아보세요.
AAV-Syn 모델은 비운동성 장애를 나타내는 것으로 나타났습니다. 강제 수영 테스트 와 자당 선호도 테스트는 각각 우울증과 무쾌감증을 측정하는 것으로, 양측 AAV-Syn 주입 후에는 결과가 달라집니다. AAV-Syn 주입을 통해 위장(GI) 기능 장애를 모델링할 수도 있습니다.
이 모델들의 신경병리학적 변화는 무엇입니까?
AAV-Syn의 주입은 주입 후 약 3-4주부터 흑질 소구체의 도파민성 뉴런의 점진적인 손실을 초래합니다. 신경 퇴행의 전조는 선조체의 DA 말단과 도파민 수송체 기능 장애의 빠르고 초기 손실입니다. 이 흑질-선조체 축을 따라 진행되는 퇴행과 DA 기능 장애의 점진적인 시간 경과는 인간 파킨슨병에서 나타나는 패턴과 매우 유사합니다.
대상 부위에서의 α-시누클레인 전사의 풍부한 증가 외에도, Oliveras-Salva 외.와 Bourdenx 외.는 AAV-Syn이 인산화된 α-시누클레인(pSer129)의 증가로 이어질 수 있음을 보여주었습니다. Daher와 동료들 ( Daher , 2014; Daher, 2015)은 니트로실화 α-시누클레인을 확인했고, Azaredo de Silviera 외.와 Oliveras-Salva 외.는 AAV-Syn 주입에 대한 반응으로 단백질 분해 효소 K와 요소 저항성 α-시누클레인 응집체의 증가를 보여 주었습니다.
AAV-Syn은 또한 강력한 신경염증 표현형을 유도합니다. 염증성 변화에는 미세아교세포 활성화 증가, 전염증성 사이토카인 발현, 선천성 면역, T세포 침윤, 인플라마솜 발현, 성상교세포증(astrocytosis) 등이 포함 됩니다(Theordore, 2008; Karikari, 2022; Grotemeyer, 2023).
AAV-hA53Tα-Syn을 주입한 C57BL/6 마우스의 동측 흑질(좌반구)에서 도파민성 뉴런의 손실을 보여주는 티로신 하이드록실라제 면역형광 염색.
저희 팀은 AAV α-시누클레인 마우스 모델에 대한 질문이나, 치료 효능 연구를 위해 사용하는 파킨슨병 동물 모델에 대한 구체적인 정보를 제공해 드릴 수 있습니다.
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