Tg2576小鼠与APP/PS1（ARTE10）小鼠——为阿尔茨海默病药物研发选择β-淀粉样蛋白模型

简而言之： 对于需要在一年或更短时间内做出是否继续推进决策的淀粉样蛋白相关药物研发项目，APP/PS1（ARTE10）品系是更优的默认选择，而Tg2576品系则最好保留用于复现历史数据集。 纯合子ARTE10小鼠在约3月龄时出现首批斑块沉积，并在5月龄时达到100%的斑块表型外显率；而Tg2576小鼠的斑块约在9月龄出现，且外显率直至11至13月龄才完全显现 （Willuweit，2009）。这一时间差意味着每个研究组在考虑队列规模差异之前，需要额外增加约六个月的动物饲养时间。 ARTE10小鼠还作为纯合子品系繁殖，其β-淀粉样蛋白负荷的性别差异极小，且从最早的沉积开始就呈现弥漫性和致密核心型硫黄素阳性斑块，这使得该模型适用于淀粉样蛋白PET成像，以及评估针对斑块和其他阿尔茨海默病靶点的治疗药物 （Willuweit，2021）。

它们都是淀粉样蛋白-β（Aβ）沉积的转基因小鼠模型，但在携带的家族性阿尔茨海默病突变数量以及培育方式上存在差异。 Tg2576携带单个转基因，并随年龄增长出现淀粉样病理；APP/PS1 (ARTE10)携带两个共整合转基因，并保持纯合状态，因此从一开始就产生了更大的淀粉样蛋白生成压力。

Tg2576。Tg2576 小鼠在仓鼠朊蛋白启动子的驱动下，过表达携带瑞典双突变（K670N/M671L）的人类 APP 695 氨基酸同工型。 最初的特征分析表明，3 个月大的小鼠学习和记忆功能正常，9 至 10 个月大时出现功能障碍，且 Aβ 水平升高的动物在大脑皮层和边缘系统中出现刚果红阳性斑块（Hsiao，1996）。 该品系通常在 C57BL/6 × SJL 混合背景上维持（Rustay，2010）。

APP/PS1 (ARTE10)。ARTE10 小鼠携带具有相同瑞典突变的人源 APP 以及具有 M146V 突变的人源前蛋白酶-1，两者均由神经元特异性 Thy-1 启动子驱动，并共同整合，使得这两个转基因一起遗传。 当两个转基因均保持纯合状态时，该品系具有生存能力和生育能力，其繁殖表现与野生型 C57BL/6 小鼠相当。 突变型早老素-1会将γ-分泌酶的切割作用转向Aβ42——这是这些动物体内占主导地位的不溶性物质，从而导致其早期出现大量沉积（Willuweit, 2009）。Biospective的研究使用的是具有C57BL/6NTac遗传背景的纯合品系。

这两条品系均属于第一代APP过表达模型，该领域的综述指出，过表达本身可能会产生与阿尔茨海默病无关的表型，因此模型的选择应基于具体的实验问题，而非仅依据惯例（Sasaguri, 2017；Jankowsky & Zheng, 2017）。下文的比较即基于这一选择展开。如需与更具侵袭性的品系进行等效比较，请参阅我们关于5xFAD 与 APP/PS1 小鼠的资源。

Tg2576与APP/PS1（ARTE10）两种β-淀粉样蛋白病理小鼠模型的头对头比较。两款模型的行标签完全一致，未公布数值的项目标记为“未评估”，而非省略。 除非另有引用，否则发病时间、外显率、合子性、启动子、变异性和死亡率的数值均取自 ARTE10 品系的特征描述及其与其他转基因淀粉样蛋白模型的已发表比较（Willuweit, 2009）。

与Tg2576小鼠相比，ARTE10小鼠的淀粉样蛋白沉积时间大约提前了六个月，且其沉积形式为成熟的致密核心斑块，而非先呈弥散状、随后才致密的物质。 在纯合子ARTE10小鼠中，最早的斑块于3月龄时出现在前新皮层和海马旁回，并随年龄增长扩散至海马、杏仁核和丘脑，而小脑则未受累，这与人类阿尔茨海默病的情况一致 （Willuweit，2009）。相比之下，Tg2576最初被描述为一种模型，其中记忆障碍和刚果红阳性斑块在9至10个月龄时同时出现（Hsiao，1996）。

在Tg2576小鼠中，生化与组织学的时间线存在差异。不溶性Aβ40和Aβ42在6至7个月大时即可检测到，并在10个月大时呈指数级上升，但在此期间的组织病理学改变仅限于孤立的病灶核心； 到12个月时可见弥漫性斑块，而含有淀粉样核心的树突斑块则在12至23个月期间逐渐积累（Kawarabayashi，2001）。 在16个月时接受检查的动物显示，其淀粉样沉积伴有显著的胶质增生和神经突营养不良（Irizarry，1997）。因此，任何以组织学方法评估斑块负荷的研究方案，都不能将6个月时的生化信号视为研究起始点。

这种形态学差异对于任何靶向纤维状淀粉样蛋白的药物都至关重要。在ARTE10小鼠的大脑中，即使是最早且最微小的可检测沉积物也已呈现嗜红性，而弥漫性沉积物仅在斑块负荷较高时才作为卫星斑出现（Willuweit，2009）。 对来自六个小鼠模型的体外纤维进行的低温电子显微镜观察发现，ARTE10纤维包含在患者脑中观察到的人类II型丝状折叠结构，作者将这一特性直接与靶向斑块的治疗药物及PET示踪剂开发中的模型选择联系起来（Zielinski, 2023）。

在所有用于统计功效计算的指标（包括外显率、个体间差异、性别效应和样本流失）上，纯合子ARTE10品系是这两个小鼠模型中可重复性更高的一方。 每只接受检查的纯合子 ARTE10 小鼠在 5 个月大时（即发病后 2 个月）均携带斑块，且同龄动物之间的斑块负荷变异性较低（Willuweit，2009）。

性别效应。性别是 Tg2576 模型的设计限制因素，但在 ARTE10 模型中并非如此。 在一组 91 只 15 个月大的 Tg2576 小鼠中，雌性小鼠脑内斑块所占面积接近雄性的三倍，ELISA 检测到的 Aβ40 和 Aβ42 水平差异虽较小，但方向一致（Callahan，2001）。 因此，在该模型中进行的研究要么采用单一性别，这会削弱研究结果的转化性，要么进行分层并承担额外动物的费用。在半合子或纯合子 ARTE10 小鼠中，均未报告性别差异（Willuweit，2009）。

背景品系。用于Tg2576的C57BL/6 × SJL混合背景携带隐性Pde6brd1视网膜变性等位基因，该背景在行为测试中表现出较高的变异性； 而在同系129背景上表达相同的APP转基因，则在具有可比性Aβ病理的情况下，表现出更一致的缺陷（Rustay，2010）。 其实际影响可量化：8个月或16个月大的 rd 纯合子无法完成水迷宫习得任务，而 Y 迷宫交替行为、物体识别和巴恩斯迷宫测试仍具有参考价值（Yassine, 2013）。 Tg2576模型中任何认知终点指标的选择都必须围绕动物的视觉能力进行。

这两种模型均会引发显著的斑块相关胶质细胞活化，但ARTE10模型引发活化的时间更早，且其空间分布模式有利于“微环境分析”。 在ARTE10小鼠的大脑中，每个淀粉样斑块周围都环绕着一圈泛素阳性的萎缩性神经突，其外围伴有Iba-1阳性的活化小胶质细胞和GFAP阳性的反应性星形胶质细胞，这种三元结构与人类老年斑的经典形态相吻合 （Willuweit，2009）。 在Tg2576小鼠中，虽然存在相应的胶质增生和神经突营养不良，但这些病变与淀粉样蛋白并存，而淀粉样蛋白本身直到很久以后才完全沉积；而且即使在16个月时，CA1区也没有出现神经元丢失（Irizarry, 1997；Kawarabayashi, 2001)。

由于胶质细胞反应围绕单个斑块组织起来，因此有意义的读数是空间性的，而不是全局性的。 Biospective 利用全切片多重免疫荧光和自动分割技术，对 ARTE10 小鼠中单个斑块的炎症微环境进行定量分析，包括斑块邻近区域的星形胶质细胞形态以及激活与未激活的小胶质细胞群。 对该模型的内部表征显示，在不同年龄组的小鼠中，大脑皮层的斑块密度以及Iba-1和GFAP染色密度均随年龄增长而增加。有关斑块分类的更多背景信息，请参阅我们关于β-淀粉样蛋白斑块分析的资源。

ARTE10 是开展脑血管淀粉样蛋白研究更高效的平台，尽管 Tg2576 在抗体诱导的微出血方面已有更长的已发表研究记录。 与淀粉样蛋白相关的成像异常是抗淀粉样蛋白抗体的主要剂量限制性毒性，包括水肿或渗出（ARIA-E）以及含铁血黄素沉着症或微出血（ARIA-H）， 且其临床和病理生理特征与脑淀粉样血管病（CAA）相似，载脂蛋白E等位基因型和抗体剂量是主要风险因素（Hampel，2023）。因此，任何ARIA前临床模型都必须形成真正的血管淀粉样变性，而不仅仅是实质性斑块。

随着实质性淀粉样变性的进展，ARTE10小鼠会出现皮质内、软脑膜及脉络膜血管的淀粉样血管病（Willuweit, 2009）。 一项针对同时存在脑部和血管淀粉样变性的10月龄ARTE10小鼠的多模态MRI研究显示，海马区表观横向弛豫率和磁化率在局部区域显著升高（效应量较大），同时免疫组化检查显示海马区铁负荷增加（Shahid, 2026）。 此类磁化率加权成像（SWI）读数基于与检测患者中ARIA-H相同的物理原理，即基线时微出血的存在会增加随后发生ARIA的风险（Hampel，2023）。

在 Tg2576 模型中， 长期全身给药抗Aβ抗体会加剧老年动物的血管病变，而将同一抗体经脑室给药则可减轻脑淀粉样血管病及其相关的微出血（Thakker, 2009），这提供了一项真正具有参考价值的类似ARIA的实验，但该实验是在老年小鼠身上进行的。 因此，这种权衡主要体现在时间线上，而非生物学层面：ARTE10研究可在10个月时得出结果，而Tg2576实验则需要年龄大得多的动物。

那些还需进行APOE4依赖性风险建模的研究项目，可采用上述任一模型进行杂交实验。这两种方法均需使用对血铁蛋白敏感的序列进行体内MRI扫描。近期已开发出一种ARTE10×APOE4杂交模型，Biospective的研究科学家目前正在评估该模型中与ARIA相关的病理变化。

模型的选择既决定了研究何时能够开始，也决定了所需的队列规模，而且这两方面的影响会相互叠加。具有完全外显性的ARTE10队列可从5个月龄开始进行研究，而Tg2576要到11至13个月龄才能达到完全外显性（Willuweit，2009）。 对于给药周期为3个月的治疗组而言，这意味着研究中的“在世阶段”结束时间可能在研究对象满1岁之前，也可能延续至其第二年，相应的饲养、流失和饲养成本也会随之变化。

队列规模取决于终点变异性，而不是模型名称，这就是为什么外显率和动物间传播比绝对斑块负荷更重要的原因。 ARTE10 纯合系具有三项特性，有利于建立规模较小、效率更高的队列：完全外显率，可最大限度地减少未出现明确病理的动物；无已报告的性别效应，允许将两性动物合并；以及在特定年龄下动物间变异性较低（Callahan，2001）。

Biospective 将纯合子APP/PS1（ARTE10）模型作为端到端的合同研究组织（CRO）服务进行运营，涵盖从给药、在世成像到定量神经病理学和免疫测定等全流程。阿尔茨海默病药物研发项目中最常用的终点指标如下：

当某个项目需要同时存在β-淀粉样蛋白和明确的神经退行性病变时，我们会运行一个基于相同ARTE10背景的β-淀粉样蛋白和Tau蛋白共病理模型；此外，我们更广泛的阿尔茨海默病模型组合还能涵盖相关问题。 我们的“小胶质细胞、星形胶质细胞与神经退行性疾病计划”汇总了胶质细胞终点指标背后的研究方法。

当科学问题与该特定品系相关，而非与淀粉样蛋白生物学的一般性问题相关时，Tg2576仍是最合适的模型。 有三种情况符合这一条件。首先，是对现有 Tg2576 数据集的重复验证或扩展研究，此时若更换品系，将影响与同一研究项目内生成的历史对照数据的可比性。其次，针对某靶点的机制研究，该靶点的生物学特性已在 Tg2576 中确立，但在其他模型中其表达或作用机制尚未被表征。 第三，那些有意利用较慢的单转基因发展轨迹的研究，例如用于探究沉积前阶段——此时不溶性Aβ正在增加，但组织学上的斑块仍极少（Kawarabayashi，2001）。

此外，还应明确说明 ARTE10 无法提供什么。 与 Tg2576 以及其他 APP 或 APP-前蛋白酶转基因品系一样，ARTE10 不会形成神经原纤维缠结，且老年纯合子中的微管相关蛋白过度磷酸化仅限于少数与斑块相关的营养不良性神经突（Willuweit，2009）。 ARTE10 是一种淀粉样蛋白模型，它存在与 APP 过表达模型相关的更广泛的局限性：可归因于超生理水平 APP 的表型并不一定就是阿尔茨海默病的特征（Sasaguri，2017）。

对于大多数针对淀粉样蛋白的治疗项目，建议使用纯合子APP/PS1（ARTE10）品系，而Tg2576品系则保留用于与历史数据的连续性。 这一结论基于四项直接影响研究成本及检测治疗效果概率的特性：3个月时出现斑块，5个月时完全外显（Willuweit, 2009）； 迄今未见关于淀粉样蛋白负荷存在性别差异的报道，这与Tg2576雌鼠在15个月时其负荷几乎高出近三倍的情况形成鲜明对比（Callahan, 2001）； 最早沉积的斑块即为嗜黑性致密核心斑块，该类型可被淀粉样蛋白PET示踪剂结合（Willuweit, 2021）；以及纤维折叠结构中包含在患者脑中发现的人类II型多态体（Zielinski, 2023）。 就血管终点而言，该模型在10个月时即可检测到可测量的脑部和血管淀粉样蛋白（Shahid, 2026）。

选择APP/PS1 （ARTE10），当研究目标是在一年内检测和量化降低淀粉样蛋白水平、针对斑块或神经炎症的作用（特别是结合纵向MRI）时，或者当项目需要用于ARIA导向安全性研究的血管淀粉样蛋白基质时（Hampel, 2023）。 其取舍在于缺乏缠结病理和明显的神经元丢失，而我们的共病理模型正是为填补这一空白而设计的。

当研究项目必须与现有的 Tg2576 数据集匹配时，当目标生物学的文献记录特指该品系时，或者当较慢的沉积前期本身就是研究对象时，请选择 Tg2576（Kawarabayashi，2001）。 在这种情况下，应接受以下研究：研究起始时间约为11个月；队列必须按性别分层或限制；任务选择受常规遗传背景上视网膜变性等位基因的限制；以及为弥补脱落率而进行超额招募（Callahan, 2001；Yassine，2013）。

我们团队很乐意就您的阿尔茨海默病（AD）研究项目的模型选择、队列规模确定及终点策略进行探讨。请联系我们以确定研究范围。

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