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separator설치류 모델

파킨슨병 모델

알파-시누클레인 프리폼드 피브릴(PFF) 시드링 및 확산 모델과 AAV 벡터 유도 알파-시누클레인 마우스 모델을 포함한 파킨슨병 동물 모델.

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α-시누클레인 프리폼드 피브릴(PFF) 모델

파킨슨병의 특징인 알파-시누클레인의 비정상적인 접힘 현상은 알파-시누클레인 프리폼드 피브릴(PFF)을 주입함으로써 동물 뇌에서 모사할 수 있습니다. 이 "PFF 시드 및 확산 모델"은 인간 알파-시누클레인을 과발현하는 유전자 변형 마우스 또는 야생형 마우스 또는 쥐에서 유도될 수 있습니다.

이 재현성이 높은 동물 모델은 세포체와 신경돌기에 있는 α-시누클레인 응집체, 신경변성(혈액과 뇌척수액의 신경원섬유 경쇄를 통해 측정할 수 있으며, 생체 내 MRI 기반 뇌 위축 측정으로도 측정 가능), 미세아교증, 성상교증, 도파민성 신경절절제 등 인간 파킨슨병의 여러 주요 특징을 재현합니다. 이 모델에서는 운동 기능의 결함과 수면 구조의 변화도 정량적으로 측정할 수 있습니다.

α-시누클레인 PFF 모델에 대한 자세한 정보
파킨슨병 연구와 관련된 인산화 알파-시누클레인을 강조하기 위해 면역조직화학(IHC)으로 처리된 뇌 조직의 한 쌍

AAV A53T α-시누클레인 마우스 모델

성인 설치류 뇌에서 알파-시누클레인 병리 생성은 아데노 연관 바이러스(AAV) 벡터의 주입을 통해 생성될 수 있습니다. 이 파킨슨병 마우스 모델에서 야생형 (C57BL/6) 마우스는 A53T 돌연변이 인간 알파-시누클레인을 과발현하는 AAV 벡터를 흑질 소구 부근에 정위 주입합니다.

이 견고한 시누클레인 모델은 병리학적으로 시냅스체와 신경돌기, 신경염증 (활성화된 미세아교세포와 반응성 성상교세포 포함), 신경퇴행, 도파민성 신경절의 소실을 보여줍니다. 이 파킨슨병 마우스 모델에서 일방적인 도파민성 신경세포 소실로 인해 회전판 테스트, 실린더 테스트, 꼬리 매달기 스윙 테스트, 뒷다리 움켜쥐기 테스트의 변화 등 상당한 운동 장애가 관찰됩니다.

AAV α-시누클레인 모델에 대한 자세한 정보
티로신 하이드록실라제 면역염색으로 나타난 동측 선조체의 도파민성 신경절 절제

파킨슨병 모델의 인간 질병으로의 번역 가능성

낮은 수준의 시누클레인

알파-시누클레인 응집체

잘못 접힌 α-시누클레인의 응집체는 인간 파킨슨병의 주요 병리학적 특징입니다. 루이 소체와 루이 신경돌기는 흑질 소핵과 다른 뇌 영역의 도파민성 뉴런에서 관찰됩니다. 잘못 접힌 α-시누클레인의 병리학은 또한 시공간적 패턴을 따릅니다(Braak, 2003). 우리는 AAV 유도 모델과 미리 형성된 피브릴(PFF) 유도 모델 모두에서 신경 세포체와 신경 세포체 내의 α-시누클레인의 높은 수준의 인산화 상태를 관찰했습니다. 또한, PFF 모델에서 강력한 시드링과 확산이 이루어졌습니다.

활성화된 소교세포와 반응성 성상교세포

활성화된 미세아교세포와 반응성 아스트로사이트

신경염증은 파킨슨병의 주요 병리학적 특징입니다. 활성화된 미세아교세포와 반응성 성상교세포는 병인의 주요 역할을 합니다(Kam, 2020; Chen, 2023). 우리는 AAV와 PFF를 이용한 마우스 모델에서 뚜렷한 시공간적 패턴의 신경염증을 발견했습니다. 또한, 우리가 개발한 컴퓨터 비전과 머신 러닝 기반의 알고리즘을 사용하여 이러한 모델에서 미세아교세포와 성상교세포의 형태학적 변화를 보여주었습니다.

AAV - EBST 테스트 결과 (상자 및 수염)

도파민 신경세포 손실 및 운동 기능 장애

추체외로 운동증상은 파킨슨병의 주요 임상 특징입니다. 운동 기능 장애는 흑질 소구체(SNc)의 도파민성 뉴런의 소실과 선조체의 탈신경(예: 꼬리핵과 선조체)으로 인해 발생합니다 . SNc를 알파-시누클레인 과발현 AAV 또는 알파-시누클레인 PFF로 표적화함으로써, 우리는 도파민성 뉴런의 신경 퇴행과 도파민성 말단 손실을 모델에서 확인했습니다. 이 마우스는 꼬리 매달기 스윙 테스트, 실린더 테스트, 뒷다리 움켜쥐기 테스트, 로타로드 테스트 등 다양한 테스트를 통해 운동 기능의 변화를 보였습니다.

업데이트된 M83 수면 시간 단위당 시간 비율

수면 변화

수면 장애는 파킨슨병의 비운동 증상 중 가장 흔한 증상이며, 환자의 최대 85%가 이 증상을 경험합니다(Asadpoordezaki, 2025). 비침습적 시스템을 사용하여 생쥐의 수면 평가를 수행한 결과, 인간 A53T 돌연변이 α-시누클레인을 과발현하는 형질전환 생쥐의 전후각핵(AON)에 α-시누클레인 PFF를 주입했을 때 수면-각성 구조(예: 수면 시간 , 수면 시간)의 변화가 재현 가능하다는 것을 입증했습니다.

M83 피리폼 얇은 MRI

지역성 뇌 위축

뇌 영상 바이오마커는 파킨슨병을 포함한 신경 퇴행성 질환의 임상 시험에서 널리 사용되고 있습니다. MRI에서 도출된 국소 부피와 피질 두께 측정은 파킨슨병의 뇌 위축에 매우 민감합니다. 파킨슨병에서 MRI 기반 뇌 위축의 진행은 α-시누클레인(α-synuclein)의 프리온 유사 전파 가설과 일치하는 것으로 나타났습니다(Tremblay, 2021; Abdelgawad, 2023). 고해상도 전뇌 MRI 획득과 완전 자동화된 이미지 처리 및 분석을 통해, 우리는 PFF 기반과 AAV 기반의 파킨슨병 모델 모두에서 재현 가능한 뇌의 국소 위축을 보여줌으로써, 신경 퇴화의 확실한 생체 내 측정 수단으로 사용할 수 있음을 입증했습니다.

M83 플라즈마 CSF NfL

뇌척수액과 혈장 내 신경원섬유소 증가

신경필라멘트 경쇄는 파킨슨병 환자의 뇌척수액과 혈장에서 증가합니다(Bäckström, 2020; Urso, 2023; Pedersen, 2024). 신경필라멘트 경쇄 측정은 파킨슨병 임상 시험에서 일상적으로 사용됩니다. 신경필라멘트 경쇄 수치가 상승한 것은 여러 파킨슨병 동물 모델에서 관찰되었습니다. 우리는 M83+/- 형질전환 생쥐의 전후각핵(AON) 또는 전뇌내 신경다발(MFB)에 인간 α-시누클레인 PFF를 주입한 생쥐 모델에서 신경필라멘트 라이트의 혈장 및 뇌척수액 수준이 상당히 증가하는 것을 관찰했습니다.

파킨슨병 마우스 모델 특징

아래의 대화형 프레젠테이션을 통해 생체 내 데이터와 전체 다중 면역형광 조직 단면의 고해상도 이미지를 포함하여 AAV-시누클레인 마우스 모델의 특징을 살펴볼 수 있습니다.

왼쪽 패널을 사용하여 이 "이미지 스토리" 를 간단하게 탐색할 수 있습니다.

왼쪽 마우스 버튼을 사용하여 고해상도 현미경 이미지를 이동할 수 있습니다. 마우스/트랙패드(위/아래) 또는 왼쪽 상단 모서리에 있는 + 및 - 버튼을 사용하여 확대 및 축소할 수 있습니다. 오른쪽 상단 모서리에 있는 제어판에서 채널 및 세분화에 대한 이미지 설정을 토글(켜기/끄기), 색상 변경 및 조정할 수 있습니다.

최상의 상호작용 경험을 위해 전체 화면 모드를 사용하는 것이 좋습니다.

Neurodegeneration & Neuroinflammation in the AAV-Synuclein Mouse Model

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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.

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Section: SNc Section 1
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파킨슨병 마우스 모델에 PFF와 AAV를 주입했을 때의 주요 차이점은 무엇입니까?

유전자 변형 생쥐에 PFF를 주입하는 것의 장점은 무엇입니까?

Α-시누클레인 동물 모델에서 신경 퇴행을 어떻게 측정할 수 있습니까?

알파-시누클레인 마우스 모델에서 비운동 증상이 관찰될 수 있습니까?

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