타우 병증의 AAV-Tau 마우스 모델

이 현미경 이미지는 pTau에 대한 AT8 면역 염색을 보여줍니다. 동측(좌반구) 중뇌는 SNc 부근과 그 약간 너머에 광범위한 염색을 보여줍니다. 해부학적 참조를 위해 이 뇌 수준에 대한 아틀라스 레이블이 있는 그림이 아래에 제공됩니다.

이 고배율 이미지는 SNc에서 뉴런의 체질과 과정 모두에서 광범위한 pTau 염색을 보여줍니다.

이 저배율 이미지는 AAV-Tau를 주입한 마우스의 주사 부위에 형태적으로 변형된 타우가 존재함을 나타내는 MC1 면역 염색을 보여줍니다. 특히 동측(왼쪽) 반구는 주사 부위 주변에 뚜렷한 염색이 나타납니다.

이 고배율 이미지는 SNc에 위치한 뉴런의 세포질과 뉴라이트 모두에서 광범위한 MC1 염색을 보여줍니다.

이 고배율 이미지는 SNc에 위치한 뉴런의 세포질과 뉴라이트 모두에서 광범위한 MC1 염색을 보여줍니다.

이 고배율 이미지는 SNc에 위치한 뉴런의 세포질과 뉴라이트 모두에서 광범위한 MC1 염색을 보여줍니다.

이 고배율 이미지는 SNc에 위치한 뉴런의 세포질과 뉴라이트 모두에서 광범위한 MC1 염색을 보여줍니다.

이 현미경 이미지에서 볼 수 있듯이, 반대쪽 반구에 비해 동측 SNc에서 TH 양성 도파민 신경세포의 손실이 상당합니다. 참고로 이 뇌 영역에 대한 아틀라스 레이블이 있는 그림은 아래에 나와 있습니다.

^PERMITSTM 정량 분석 소프트웨어를 사용하여 SNc의 TH 염색을 정량화했습니다. 아래 그림은 AAV-Tau의 동측 반구가 AAV-null(대조군) 마우스에 비해 매우 현저하게 감소한 것을 보여줍니다.

국소적인 뇌 위축은 타우병증의 주요 특징입니다. 자기공명영상(MRI)은 진행성 핵상마비(자료 참조) 및 피질 기저부 변성(자료 참조)의 비침습적 신경 영상 촬영에 임상적으로 사용됩니다. 바이오스펙티브 팀은 타우병증에서 뇌 위축의 시공간적 패턴을 조사했습니다( 진행성 핵상마비 임상시험 및 MRI 및 피질 기저부 변성에 대한 질병 진행의 MRI 측정 참조). 두 질환 모두에서 중뇌와 선조체를 포함한 여러 뇌 영역에서 상당한 위축이 발견되었습니다.

MRI가 "중개 바이오마커"라는 점을 감안하여, 우리는 7T 전임상 MRI 스캐너를 사용하여 AAV-hTau 및 AAV-null(대조군) 마우스에서 고해상도 생체 내 해부학적 3D MR 이미지를 획득했습니다. 자체 개발한 ^NIGHTWINGTM 소프트웨어를 사용하여 완전 자동화된 이미지 처리를 수행한 결과, SNc와 중뇌에서 매우 유의미한 뇌 위축을 발견했습니다. 이 데이터는 현미경 이미지에서 보이는 TH 양성 뉴런의 손실과 잘 일치합니다.

이 현미경 이미지는 반대편(오른쪽 반구) SNc를 보여주며, 빨간색으로 TH 양성 세포체와 과정을 보여줍니다. 도파민성 뉴런의 핵은 파란색으로 표시되어 있습니다.

이 현미경 이미지는 동측(왼쪽 반구) SNc를 보여주는데, 반대쪽 반구에 비해 TH 양성 세포체와 과정( 빨간색)이 크게 감소한 것을 확인할 수 있습니다. 도파민성 뉴런 핵은 파란색으로 표시되어 있습니다.

이 현미경 이미지는 동측(좌반구) 꼬리핵의 심각한 도파민성 탈신경화(TH 양성 단자 소실)를 보여줍니다. 참고로 이 대략적인 뇌 수준을 아틀라스 레이블로 표시한 그림이 아래에 나와 있습니다.

^PERMITSTM 정량 분석 소프트웨어를 사용하여 꼬리-꼬리샘의 TH 염색을 정량화했습니다. 아래 그림은 동측 반구에서 매우 현저한 감소를 보여줍니다.

이러한 도파민 신경 분포의 손실은 실린더 테스트에서 동측 발 사용의 매우 현저한 증가, 로타로드 테스트에서 넘어지기까지의 지연 시간 감소, 꼬리 서스펜션 스윙 테스트(TSST)에서 반대쪽으로의 스윙 증가, 뒷다리 쥐기 증가 등 이 마우스의 일방적인 운동 결손과 잘 일치합니다. 또한 SNAP 점수를 사용하여 조기 감각 운동 비대칭을 감지하여 질병 진행을 추적하는 민감한 척도로서의 유용성을 강조했습니다.

이 고배율 보기는 동측 선조체에서 도파민성(TH 양성) 단자의 손실 정도가 얼마나 심각한지를 보여줍니다. 일부 남아있는 (비록 위축되어 있기는 하지만) 축삭이 존재합니다.

또한, 진행성 핵상마비 및 피질 기저변성 환자군의 인간 MRI 데이터를 분석한 결과와 잘 일치하는 꼬리-뇌간에서 심각한 뇌 위축을 MRI 스캔에서 확인했습니다. 이 데이터는 이 타우병증 모델의 '번역 가능성'을 뒷받침합니다.

새로운 표면 기반 형태 측정 접근법을 사용하여 신경 퇴화에 대한 민감한 MRI 유래 바이오마커, 즉 도파민 신경세포 손실과 상관관계가 있는 선조체와 중뇌의 국소적인 표면 변형을 확인함으로써 AAV-Tau 모델을 검증했습니다.

새로운 표면 기반 형태 측정 접근법을 사용하여 신경 퇴화에 대한 민감한 MRI 유래 바이오마커, 즉 도파민 신경세포 손실과 상관관계가 있는 선조체와 중뇌의 국소적인 표면 변형을 확인함으로써 AAV-Tau 모델을 검증했습니다.

이 저배율 이미지에서 반대쪽 반구에 비해 동측(왼쪽) 반구(상자로 표시)에서 Iba-1 양성 미세아교세포의 밀도가 더 높다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.

아래 그림은 SNc의 Iba-1 염색 밀도를 보여줍니다.

저희 팀이 개발한 새로운 컴퓨터 비전 및 머신 러닝 접근법을 사용하여 미세아교세포의 형태학적 분석을 수행했습니다. 이 완전 자동화된 알고리즘은 비활성화(래미피케이션)된 미세아교세포와 활성화된(래미피케이션되지 않은) 미세아교세포를 분류합니다.

아래 그림은 SNc의 미세아교세포 활성화를 보여주며, AAV-Tau 마우스에서 미세아교세포 활성화가 매우 유의미하게 증가했습니다.

이 고배율 보기는 인산화 타우 응집체가 있는 영역에서 Iba-1 염색된 미세아교세포의 밀도가 증가한 것을 보여줍니다.

이 저배율 현미경 이미지는 동측 반구(상자로 표시)에서 GFAP 양성 성상교세포의 밀도가 더 높다는 것을 보여줍니다. 아래 그림은 SNc의 GFAP 염색 밀도를 보여줍니다.

이 고배율 보기는 인산화 타우 응집체가 있는 영역에서 GFAP 염색된 성상교세포의 밀도가 증가한 것을 보여줍니다.

파킨슨병 특징을 가진 이 새로운 타우병증 마우스 모델은 비대칭 운동 기능 장애(일방적 주사로 인한)의 발생, TH+ SNc 뉴런 및 선조체 TH 발현의 관련 손실 등 진행성 핵상마비 및 피질 기저변성의 많은 특징들을 요약하고 있습니다.

AAV-hTau는 국소적으로 매우 심각한 뇌 위축, 미세아교세포 밀도 및 활성화 수준 상승, 성상교세포 밀도 및 비대 증가, 세포 체질 및 뉴런에 병적 타우 축적을 초래합니다. 이 모델의 병리학적 변화를 조사하기 위한 추가 연구가 계속 진행될 예정입니다.

이 유도 가능하고 빠르게 진행되는 마우스 모델은 정량적인 생체 내 및 생체 외 판독을 통해 신약 개발에 적합하며, 타우 관련 병리를 표적으로 하는 새로운 치료 옵션을 선별하는 방법으로 기존 형질 전환 모델에 비해 뚜렷한 이점을 가지고 있습니다.

뷰어에서 현미경 이미지를 더 자세히 살펴보시기 바랍니다.

이 모델과 특성화에 대해 문의해주시면 기꺼이 상담해 드리겠습니다 .