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PS19小鼠模型用于Tau靶向药物开发

PS19(P301S) 小鼠作为 靶向tau蛋白播种 扩散的疾病修饰疗法临床前评估转基因模型的 概述

最后更新: 2025年10月23日
作者: Dika Ojiakor, Ph.D., Alexa Brown, Ph.D., and Barry J. Bedell, M.D., Ph.D.

什么是PS19小鼠模型?

tau病是一类神经退行性疾病,其特征是微管相关蛋白tau异常聚集。tau蛋白作为维持神经元细胞结构的关键分子,在这些疾病中发生过度磷酸化,导致其脱离微管并在神经元内堆积;由此形成的聚集物破坏神经元细胞骨架稳定性,引发神经毒性并最终导致细胞死亡 Wang, 2016。迄今已鉴定出26种不同的tau病变,包括 阿尔茨海默病、额颞叶痴呆、17号染色体相关帕金森综合征(FTDP-17)以及 进行性核上性麻痹(Sexton, 2022

关于tau蛋白及其参与神经退行性病变的研究正快速推进。技术 进步与精准复现tau病变表型的动物模型 开发,推动了针对tau蛋白聚集与扩散的药物研发,并促进了其对相关运动、认知及行为结局影响的研究 Soeda,2020

PS19小鼠模型是研究神经退行性tau病变最广泛应用的小鼠模型之一。PS19小鼠通过小鼠朊蛋白基因启动子(PrP)驱动表达携带P301S突变的人源tau蛋白——该突变属于tau基因错义突变。这种强效的组成型启动子使tau表达水平达到内源性表达的约五倍( Yoshiyama, 2007)此外,P301S突变改变了tau蛋白的构象,使其更易于被激酶在多个位点磷酸化。由此产生的过度磷酸化促进tau脱离微管,同时增强tau分子的聚集能力和种子形成能力( Strang, 2019)

目前存在多种用于研究tau病变的动物模型,其中PS19模型因能模拟tau蛋白聚集与扩散过程,成为药物研发的首选模型之一 Götz, 2019。该模型呈现出广泛的临床相关表型,可重现人类tau病变中的特征 ,包括

  • 进行性tau蛋白聚集
  • 神经炎症
  • 运动功能缺损
  • 认知 障碍

P301S突变还驱动多个脑区病理变化,包括

  • 大脑皮层
  • 海马体
  • 脑干
  • 脊髓

这种广泛的病理谱系更贴近阿尔茨海默病和FTDP-17等疾病的空间特征,增强了该模型在研究认知和运动症状方面的实用性(Alves, 2025

PS19模型具备以下关键特性,使其成为测试多靶点疾病修饰疗法的理想载体:

该模型中观察到 哪些 神经病理学变化

  • 约3月龄时,PS19小鼠开始出现tau病理学的早期征兆,包括突触功能障碍和微胶质细胞增生。
  • 5-6个月时,高磷酸化tau蛋白的细胞内聚集物——即神经原纤维缠结(NFTs)——开始出现在多个脑区,包括皮层、海马体、杏仁核、脑干和脊髓。
  • 约6月龄时,PS19小鼠开始呈现促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6和 TNF-α)持续升高的趋势;这种细胞因子水平的升高促进 星形胶质细胞增生和小胶质细胞活化,从而加剧神经退行性病变进程,该现象可通过多种免疫检测方法检测 Jati, 2025
  • 至8个月时,这些小鼠出现明显神经元丧失和海马萎缩,体积磁共振成像(MRI)显示该病变在9个月时逐渐扩散至新皮层和内嗅皮层等其他脑区Yoshiyama, 2007。此阶段病理特征还包括 广泛性神经炎症线粒体功能障碍及活性氧物种生成增加。
PS19小鼠神经病理学时间线

PS19(P310S)小鼠神经病理学改变发生的时间线

通过 立体定位注射预形成的tau纤维(PFFs),也可在PS19小鼠中实验性诱导tau病理 。当PFFs被递送至海马区及覆盖皮层时,会在注射部位迅速形成类神经原纤维缠结(NFT)的聚集物。这些聚集物随后通过神经网络扩散至相连脑区;诱导出的病理特征与阿尔茨海默病中的tau病理高度相似( Iba, 2013)呈现以下关键表现

  • tau蛋白磷酸化与乙酰化水平升高
  • β-片层淀粉样结构(硫黄素S染色阳性)
  • 蛋白酶K消化抵抗

该神经病理特征使PS19成为针对阿尔茨海默病及额颞叶痴呆等tau病变疾病开发药物的理想模型。它重现了此类tau病变的诸多病理与临床特征,成为调节tau相关机制药物研发的宝贵平台

在Biospective公司,我们 通过立体定向技术将超声处理的重组人tau蛋白PFFs或脑组织提取物注入PS19小鼠海马区及覆盖皮层 ,相较于未注射组PS19小鼠呈现的自发性、年龄依赖性病变发展 ,该方法能 加速并同步诱导该模型中的tau病理发生

通过以下方法可检测该模型中的常见神经病理学结果

PS19小鼠表现出哪些认知和运动表型?

PS19小鼠会出现渐进性认知和运动功能缺损,其表型特征与人类tau蛋白病症高度吻合。约6月龄时,认知缺陷(尤其体现在记忆与学习能力方面)通常开始显现 Ahmad, 2021。这些功能障碍可通过以下测试观察到

PS19小鼠认知测试

用于评估PS19小鼠认知变化的常用测试。

除认知缺陷外,随着tau病理进展,PS19小鼠还会出现明显的运动及生理异常 Dumont, 2011;Patel, 2022。至9月龄时,这些小鼠表现出显著的运动活动增加,伴随过度活跃和行为抑制减弱, 通常通过多种运动测试进行评估,包括:

PS19小鼠运动功能测试

用于评估PS19小鼠运动表型的常用测试。

与此同时,PS19小鼠开始出现运动功能减弱,并伴随全身性衰退的明显迹象,包括体重减轻、体温下降和衰弱加剧(Patel, 2022。这些特征反映了tau病理更广泛的生理影响,与人类tau病中观察到的身体衰退现象高度吻合

通过 立体定向注射tau预成型纤维(PFFs)可进一步加速并同步这些认知与运动表型 。当PFFs被引入海马区及覆盖皮层时,成熟的NFT样tau聚集体最早可在注射后一个月形成 Iba, 2015 与未注射组(通常在6个月左右出现缺陷)相比, 注射tau PFF的PS19小鼠 更早出现更严重的认知障碍,包括记忆和学习缺陷。tau PFF立体定位递送还会导致蓝斑等区域更早出现神经元丧失,并与运动缺陷的提前出现相关

综合这些认知、行为及运动表型特征,PS19模型成为评估tau靶向疗法效果的强大平台

我们的团队很乐意解答关于PS19小鼠模型(用于Tau靶向药物开发)的任何问题,或提供有关我们用于治疗有效性研究的模型的具体信息。

了解更多关于我们的神经退行性疾病模型

常见问题解答

PS19小鼠通常在什么年龄开始出现运动功能障碍?


PS19小鼠最接近模拟哪些神经退行性疾病


PS19小鼠发病后表现出哪些行为特征


PS19小鼠与其他tau病模型有何不同


将Tau蛋白折叠失活片段(PFFs)注射到转基因PS19小鼠体内有何优势?


在药物疗效研究中,每组通常使用多少只PS19小鼠?


在PS19模型中,可采用哪些运动功能评估指标来检测运动功能障碍和肌肉无力


参考文献


关键词


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关于神经炎症的最新信息,以及在神经退行性疾病动物模型中评估治疗药物的最佳实践。

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