PSP的AAV-Tau小鼠模型中的下丘脑萎缩：与人类疾病的转化医学相关性

下丘脑体积减少是进行性核上性麻痹（PSP）中一项新出现的磁共振成像（MRI）发现，而在帕金森病中尚未观察到这一现象（Kassubek，2026）。 我们评估了我们的图像分析能否在人类PSP患者中检测到这一发现，以及Biospective公司的AAV-Tau小鼠模型能否再现这一现象。

在 4RTNI（PSP）和 FTLDNI（对照）队列的基线 T1 加权 MRI 扫描中，PSP 组的双侧下丘脑体积显著低于对照组。 在 AAV-Tau 小鼠中，将人 2N4R tau 单侧注射到黑质后，通过 体内7T MRI 观察到显著的同侧下丘脑萎缩， 下丘脑中检测到MC1阳性的构象改变tau蛋白、AT8阳性的磷酸化tau蛋白以及TOC1阳性的寡聚tau蛋白。 由于下丘脑位于注射靶区之外，这些结果表明，与tau蛋白相关的病理和结构变化已超出注射区域，并为小鼠和患者提供了可在同一结构中测量的转化性MRI终点指标。

一种评估治疗疗效的转化性终点候选指标。下丘脑体积通过基于图谱的自动化体积测量法，利用与黑质、中脑和纹状体萎缩终点相同的 在体解剖MRI扫描数据得出。 这使得在人类临床试验中无需额外扫描时间即可评估下丘脑体积，并且在临床前研究中也可对同一动物进行重复测量。由于在 PSP 患者中也会对同一结构进行定量分析，因此 AAV-Tau 小鼠下丘脑萎缩的治疗效果可作为一种成像终点，并具有直接对应的临床 MRI 指标。 这使得下丘脑体积成为针对4R型tau病变的疾病修饰性疗法研究中的一种潜在疗效指标。

有关该模型的完整特征描述，请参阅： PSP与CBD的Tau小鼠模型

4RTNI和FTLDNI MRI的生物前瞻性分析

本研究采用全自动PIANO™分析流程，对“4-重复tau病变神经影像学计划”（4RTNI）中PSP患者的基线 3D T1加权MRI扫描图像，以及“额颞叶变性神经影像学计划”（FTLDNI）中的健康对照组基线3D T 1加权MRI扫描图像进行了生物前瞻性分析 。 该方法已在我们关于PSP临床试验中MRI疾病进展评估指标的报告中有所阐述。分析结果显示，与72名健康对照组相比，51名PSP受试者的双侧下丘脑体积显著较小（斯蒂尤特t检验，t(121) = 3.97， p = 0.0001），效应量为中等到大（Cohen's d = 0.73；图1），这与先前采用自动分割技术发表的研究结果一致 （Kassubek, 2026）。

与已发表的MRI队列研究结果一致

两项采用基于卷积神经网络（CNN）分割技术分析的独立队列研究也显示，PSP患者的下丘脑体积较小。在一项由78名患者和63名对照组成员组成的多中心3T队列研究中，PSP患者的下丘脑平均体积为774 mm³，而对照组为817 mm³。 一项单中心1.5T队列研究证实了这一缩小现象，同时发现帕金森病患者下丘脑体积无显著减少（Kassubek，2026）。 采用相同方法的研究在原发性侧索硬化症和肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者中检测到了下丘脑萎缩（Kassubek, 2025），而此前一项针对232例帕金森病患者的MRI体积测量研究则未发现显著的下丘脑体积减少（Gorges, 2019）。 综合来看，这些发现表明下丘脑萎缩可能是一种能够将进行性核上性麻痹（PSP）与帕金森病区分开的影像学特征。

为何这一发现容易被忽视

许多关于 PSP 的 MRI 研究报告的是前脑腹侧区域的测量数据，而非下丘脑本身。这一解剖学术语还包括丘脑下核、黑质和红核。 这些区域在PSP的“生命周期脑图”分期中表现出早期变化（Planche，2024），并且机器学习研究也证实，在皮质下型PSP亚型中，这些区域会出现早期萎缩（Scotton，2023）。 因此，不应将腹侧间脑体积减少解释为下丘脑萎缩的直接证据。

在PSP的六阶段神经病理分期系统（Kovacs，2020）以及Rainwater慈善基金会的神经病理诊断标准（Roemer，2022）中，下丘脑均未被纳入。 下丘脑的受累情况并非已被排除，而是研究尚不充分，这突显了直接测量下丘脑体积的重要性。

有关PSP神经影像学的更多信息，请参阅：《 进行性核上性麻痹的影像学生物标志物》及《PSP临床试验中用于评估疾病进展的MRI指标》。

Biospective公司的AAV-Tau模型通过将人类野生型2N4R塔乌蛋白递送至C57BL/6小鼠的黑质致密部（SNc），再现了具有帕金森病特征的4R型塔乌病变的若干核心特征。

经单侧立体定向注射后，小鼠同侧中脑中会出现磷酸化、构象改变、寡聚化和裂解的tau蛋白； 出现酪氨酸羟化酶阳性黑质神经元丢失及纹状体多巴胺水平下降；小胶质细胞增生、星形胶质细胞增生以及中脑细胞因子水平升高；血浆中tau蛋白、GFAP和NfL水平升高；出现不对称运动功能障碍；以及磁共振成像（MRI）检测到的黑质、中脑和纹状体萎缩。 在第5周进行体内MRI扫描，并在注射后第6周评估终点指标。更多详情请参阅我们的AAV-Tau模型页面。

为何尚未在Tau转基因小鼠中研究下丘脑萎缩

我们的文献综述未发现任何已发表的研究，在tau转基因小鼠模型中通过MRI直接测量下丘脑体积。转基因tau模型确实表现出下丘脑病理变化： 已有研究报道JNPL3小鼠中存在下丘脑和前视前区的神经原纤维缠结（Lewis, 2000），而rTg4510小鼠则被描述为存在视交叉上核的tau病理改变及昼夜节律周期延长（Stevanovic, 2017）。 此外，有研究报道 rTg4510 小鼠存在渐进性的睡眠及脑电图（EEG）变化（Holton, 2020）。然而，这些研究中并未直接量化下丘脑体积。

探索相关tau模型： tau病变模型概述、tau预成纤维（PFF）播种小鼠模型及额颞叶痴呆（FTD）小鼠模型指南

在活体MRI扫描中，AAV-Tau小鼠在注射侧半球显示出显著的下丘脑萎缩，与对侧半球相比。

我们利用7T解剖学MRI和NIGHTWING™软件（作为我们临床前MRI服务的一部分）测量了原生空间下的下丘脑体积。了解我们如何在啮齿类动物模型中测量脑萎缩。 在15只AAV-Tau小鼠中，同侧下丘脑体积的平均值显著低于对侧下丘脑体积（配对t检验，t(14) = −4.89， p = 0.0002），且存在显著的个体内部效应（Cohen's d = −1.26；图2）。

AAV-Tau小鼠的研究结果与人类研究中观察到的趋势一致。然而，两者的效应量无法直接比较：小鼠的效应量反映的是配对的、同一只动物内的比较，该比较考虑了不同动物之间脑体积和配准的变异性；而人类的效应量则是对两个独立组别的比较。 下丘脑体积是根据先前为黑质、中脑和纹状体萎缩终点已获取的同一组扫描数据计算得出的。因此，当这些扫描已纳入研究方案时，它可提供额外的结构指标，而无需进行单独的MRI扫描。

下丘脑在模型MRI特征中的位置

在同一组活体MRI扫描中 ，AAV-Tau小鼠的同侧黑质、中脑和纹状体相对于对侧半球也呈现萎缩。这些区域位于注射的黑质-纹状体通路的内部或下游。 下丘脑则提供了来自黑质注射靶区以外区域的额外指标。因此，单次MRI扫描既能捕捉靶向黑质-纹状体系统内的结构变化，也能显示注射部位以外的下丘脑萎缩。对于赞助商而言，这种组合有助于评估疗法的作用是否超出了靶向的黑质-纹状体系统。

免疫荧光 染色显示，AAV-Tau小鼠下丘脑中存在多种病理性的tau蛋白亚型，包括MC1阳性的构象改变tau蛋白、AT8阳性的磷酸化tau蛋白以及TOC1阳性的寡聚tau蛋白。MC1染色主要集中于黑质注射同侧。

MC1可识别tau蛋白的病理性构象，AT8可识别在Ser202/Thr205位点发生磷酸化的tau蛋白，而TOC1可识别寡聚态tau蛋白。在下丘脑中检测到这三种标志物，表明该区域的tau病理变化包括构象改变、磷酸化及寡聚态的tau蛋白。如图3所示，同侧下丘脑中MC1阳性的细胞体和突起密集分布。在完整切片中，对侧的染色稀疏，这与MRI检测到的萎缩侧一致。 在同一动物中结合体积测量与tau染色，可同步评估结构变化与tau病理。这些分析可通过我们的PERMITS™显微镜图像分析平台进行定量。这为探究该模型中下丘脑萎缩与tau病理之间的关系提供了一种途径。

远离注射部位的病理部位

下丘脑位于注射靶区之外。AAV-hTau被递送至中脑的黑质致密部（SNc），但MRI检测到的萎缩以及MC1-阳性的tau蛋白均出现在下丘脑中。这些发现表明，与tau相关的病理变化已超出注射区域。

AAV-Tau小鼠下丘脑中的tau病理可能具有转化医学意义，因为人类研究已报道在参与睡眠和觉醒的下丘脑区域存在tau蛋白积聚和神经元变性。 这些变化可能与PSP相关的睡眠障碍有关（Rastegar-Pouyani，2026；Oh，2022；Walsh，2017）。

相同的tau同工型类别

PSP 是一种 4 重复（4R）tau 病（Kovacs，2020）。AAV-Tau 模型表达人类 2N4R tau，这使得所表达的 tau 属于与 PSP 特征相同的同工型类别。

PSP中下丘脑核团的选择性易损性

人类尸检研究表明，PSP中下丘脑受累情况在不同神经元群体中存在差异。立体学分析发现，晚期PSP患者中促进睡眠的中间核神经元数量比低Braak分期组织减少了84%。 该核团被认为是啮齿类动物腹外侧前视前核在人类中的对应结构。然而，仅对9例PSP患者的大脑进行了检查（Rastegar-Pouyani，2026）。 在一组5例病例中，所有可供分析的PSP视交叉上核均检测到了Tau蛋白包涵体（De Pablo-Fernández, 2018）。尽管如此，Tau蛋白病中视交叉上核的受累情况仍研究不足（Son, 2024）。

临床后果

这些病理发现与 PSP 中观察到的睡眠及其他临床紊乱现象相一致。在阿尔茨海默病和 PSP 中，存活的促醒神经元数量越多，总睡眠时间就越少（Oh，2022）。 PSP患者每晚睡眠时间可能少于5小时（Baschieri，2026），多导睡眠图检查结果表明其稳态睡眠驱动力减弱（Walsh，2017）。 在PSP的早期阶段，体重也会下降，但在帕金森病中则不会出现这种情况（Tsuge，2017）。

表1. 人类PSP的下丘脑特征及其在Biospective公司AAV-Tau模型中的当前状况（Biospective内部数据）。

后续步骤：Biospective计划开展的下丘脑表型特征分析

Biospective计划扩展AAV-Tau模型中下丘脑表型的特征分析，以确定该模型在多大程度上能再现人类PSP中报道的病理模式。 MC1、AT8和TOC1染色证实了下丘脑中存在病理性tau蛋白。下一步是绘制受累核团的分布图，并确定其神经元是否发生丧失。计划采取的措施还包括使用PiezoSleep进行非侵入性睡眠-觉醒记录。

这些研究旨在解答人类PSP中的未解之谜。由于引用的神经病理分期系统（Kovacs, 2020）中未将下丘脑作为独立区域纳入，因此患者下丘脑受累的具体时间点仍不明确。 此外，下丘脑各核团对神经退行性病理的易感性存在差异；例如，视上核和室旁核对许多神经退行性病变具有相对较强的抵抗力（Stewart & Finger, 2021）。 在该模型中绘制各核团特异性病理图谱，将有助于确定该模型能否再现人类研究中报道的选择性易损性。

下丘脑体积可作为AAV-Tau疗效研究中潜在的转化性MRI终点指标，因为已有研究报道PSP患者下丘脑体积减少，且在本模型中也观察到了这一现象（Kassubek，2026；Biospective内部数据）。

同一解剖结构，同一成像模态

Biospective 通过自动图像分析流程，对啮齿类动物和人类的 MRI 数据集中的下丘脑体积进行定量分析。对于小鼠，测量数据通过7T 前临床 MRI 获得；对于人类受试者，则将 PIANO™ 分析流程应用于 4RTNI 队列的 MRI 数据。

将结构与病理及生物化学联系起来

通过我们的tau组织学服务，体积测量结果可与同一只小鼠下丘脑切片中的MC1、AT8及其他tau标志物，以及GFAP和Iba-1/CD68进行配对分析。 在我们的文献综述中，未发现有研究直接量化人类PSP患者下丘脑中的胶质病理。因此，量化AAV-Tau模型中的下丘脑胶质标志物，有助于探索该疾病中一个可能尚未充分研究的方面。 可通过自动小胶质细胞形态分析和 星形胶质细胞形态分类来表征反应性胶质细胞。

同一队列还可以提供使用超灵敏免疫测定法和 ELISA 测得的生化读数。与 AAV-null 对照组相比，AAV-Tau 小鼠的终末血浆总 tau、GFAP 和NfL水平升高。 血浆和同侧中脑组织中的 pTau-T181 水平升高，而同侧中脑匀浆中 TNF-α、IL-6、IL-2、IL-1β 和 IFN-γ 的水平也升高。纹状体多巴胺水平降低。 这些体液和组织生物标志物使研究赞助方能够在同一动物体内，同时评估下丘脑体积、全身性神经退行性病变标志物，以及局部tau病理、炎症和多巴胺能完整性的指标。其中部分生物标志物还具有临床意义。 在PSP患者中，血浆NfL水平升高，且与疾病临床进展和脑萎缩相关（Rojas，2016）。血浆GFAP有助于将PSP与健康对照组区分开来，且与脑干萎缩相关（Huang，2023）。 这些发现为临床前研究与临床研究之间提供了额外的比较依据。相比之下，在Huang等人（2023）报告的队列研究中，血浆p-tau181水平未能将PSP与对照组区分开来。

功能性指标

可通过PiezoSleep监测对睡眠-觉醒行为进行无创评估。 这一点具有重要意义，因为睡眠障碍在PSP中十分突出（Baschieri，2026），且睡眠指标已被证实与多种神经退行性疾病中存活的促觉醒神经元数量相关（Oh，2022）。 睡眠-觉醒记录和体重监测是Biospective正在进行的AAV-Tau模型表征研究中的计划组成部分，也可能纳入赞助商的研究中。

下丘脑萎缩是PSP中一项新出现的MRI发现，已发表的影像学队列研究表明，PSP患者下丘脑体积小于对照组，而帕金森病患者则未见类似的体积减少（Kassubek，2026）。 尸检研究还发现，在参与睡眠、昼夜节律调节和觉醒的下丘脑区域存在tau病理和神经元丢失（Rastegar-Pouyani，2026； De Pablo-Fernández，2018； Oh，2019）。 Biospective 对 4RTNI 和 FTLDNI MRI 数据的分析同样发现，PSP 患者的下丘脑体积减小。 在AAV-Tau小鼠模型中，显著的同侧下丘脑萎缩伴随着黑质注射靶区外MC1、AT8和TOC1阳性的tau病理改变。综合来看，这些发现支持将下丘脑MRI体积测量作为AAV-Tau模型中评估治疗方案的潜在转化性终点指标。

我们很乐意探讨下丘脑萎缩以及我们其他经过验证的终点指标如何为您的研究项目提供支持。请 联系我们。

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