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【答疑合集】神经退行性疾病研究常用动物模型及其应用

【答疑合集】神经退行性疾病研究常用动物模型及其应用

 

6月4日晚上七点,赛业生物云课堂开始了主题为“神经退行性疾病研究常用动物模型及其应用”的第四期课程,需要课件的老师可以关注“赛业生物订阅号”,后台留言“004”。针对答疑环节未及时解答的问题,我们进行了收集整理,下文为黄颖博士针对答疑环节提出的问题给出的详细解答。

提问与解答

 

Q:有些文献的老鼠品系为SAMP8,不知道老师了解这个品系的老鼠吗?它和APP/PS1比起来怎样差别?

A:这个是全面衰老的模型,在转基因技术未出现之前,因为这个老鼠有一定的AD表型,主要是有老年斑,所以被当成AD模型。但现在我们可以通过转基因技术获得产生老年斑且和AD关系更紧密的小鼠,或者可以直接注射合成的Aβ,这种小鼠的优势就没有了。而且这种小鼠的寿命太短,无法做后期研究。所以目前总体来说,用SAMP8小鼠研究AD,难以发高分文章。

 

Q:以AD为例,有些转的人的APP,有转的小鼠的,表型有区别吗?以及转基因小鼠,转进去的拷贝数对表型有多大影响?

A:1. 表型是有区别的。小鼠和人的Aβ有3个AA的差异,人的更容易聚集;小鼠的APP在被BACE1剪切的时候效率更高。这就造成了用小鼠的APP更容易被BACE1剪,对造模有利,但是产生的Aβ聚集的能力较差;而用人的APP,如果拷贝数不够,可能在利用BACE1这一点上竞争不过小鼠的APP,但目前的AD转基因小鼠已经通过拷贝数的增加解决了这个问题;另一方面现在的双转APP/PS1系列小鼠中人的PS1对hAPP剪切效率高,所以小鼠的APP就用的少了。

2. 至于拷贝数,对表型也有很大的影响,一方面转基因这种随机插入会有破坏原有基因的可能;另一方面拷贝数增加肯定会增加Aβ的含量,但也需要考虑插入基因在基因组中的位置,不同的位置表达活性会受到影响。

 

Q:黄博士您好,AD患者常常共患精神疾病,是否可以造出这种共患病模型呢?

A:AD小鼠在一定程度上会存在抑郁或者社交回避行为,但是严重程度不同。如果想要加重精神疾病的行为,一方面可以结合该精神疾病遗传易感基因造模(基因编辑的方法,但精神疾病大多只是易感性),不过这种方法在时间、效果和花费上都有一定风险,所以,一般还是对AD小鼠进行电击或者悬尾,限制活动等方式建模,要根据您研究的精神疾病种类采用具体的方法。

 

Q:黄博士您好,我想问下关于APP/PS1小鼠进行新物体识别试验的关键点?

A:新物体识别实验关键点:

1. 相对而言,NORT实验中的小鼠内在探索动机不如水迷宫或者其他饥饿驱动的强。此外,AD是老年病,太小还没发病,看不出和对照的区别,因此在小鼠年龄稍大一点做更容易在NORT中出现记忆衰退表型(不要早于6个月,别人文献里做出来了,我们不见得能重复出来);

2. 每换下一只小鼠前一定要擦干净物体,箱子也要擦干净,建议同样的物体多准备十几套,这样可以不用擦洗,每次直接用没有上一只小鼠接触的物体,不过这是理想情况,具体看你们实验室会不会支持你这么干。

3. 要充分考虑实验目的来确定学习和记忆之间的间隔时间,一般短时记忆10分钟-1小时,长时记忆12小时-24小时。

4. 老鼠最好实验前1周就放到实验所在的房间饲养,总之有条件的话尽早适应环境。

5. 每次一定要记录好小鼠的状态,因为AD小鼠经常有异常精神状态的出现(特别是15个月之后),有异常的可以有理有据地剔除。

 

Q:有些文献里面提出的C57-APP/PS1 里的老鼠表示啥意思啊?

A:C57是老鼠的品系,是一种近交系小鼠,APP和PS1是家族性AD中的突变基因,所以人们希望把突变了的这两个基因在小鼠里过表达,以获得AD的表型。

 

Q:我想问下关于AD模型,比如说其他药物诱导的模型与转基因鼠的优缺点,比如说脂多糖和d-gal?

A:药物诱导快速,年龄限制较小;但其实目前AD的诱导方法都没有构成与人AD发病的因果关系。虽然Aβ假说和tau假说一直受到挑战和药物开发的结果打脸,但这两个基因的突变就是会产生人的AD,这个是确定的。不过基因编辑尤其是转基因小鼠的问题也不少,过表达本身就是一种artificial,KI的表型又不明显。但是总体而言,从科学的角度上看,在药物诱导AD的机理不明确之前,基因编辑小鼠的模型更令人信服。

 

Q:黄博士您好,我们现在做一个实验。如果我们选用的实验鼠是APP/PS1,那么他选用的对照鼠最好是什么老鼠?

A:如果您不是专门研究APP或者是PS1的功能,只需要AD的病理特征的话,用同窝野生型就行了,目前转基因小鼠只能这样选对照。

 

Q:怎样才算合格的模型,怎样保证实验的统一性呢?

A:以我最熟悉的AD小鼠为例,完全合格的模型需要:

1. 用人的PS1或者APP替代鼠源对应基因

2. 全长基因敲入(不是过表达哦)

3. 有一切病理表型

但其既然是模型,就每一点都要妥协。所以只能像盲人摸象一样用有不同特性的模式动物去模拟,最后拼凑出一个较为完整的疾病机理出来。所以只要能有一部分病理表现是稳定的模型就是合格的模型。而基因编辑也是一样,没有条件的话也可以用与该疾病无关的突变,比如MAPT突变之于AD。遗憾的是,虽然我们常用的小鼠已经是背景基因极为一致的近交系了,但每只小鼠的生活轨迹在同窝小鼠中的地位都是有一定区别的,比如有的小鼠怕人,有的小鼠就不怕,是无法保证实验的统一性的,要不为什么同样品系的AD小鼠,同样的实验结果总是千差万别。我们只能保证每次实验中小鼠的分组和实验操作保持一致性。

 

Q:黄博士您好,我们正在进行药效实验,一般选用哪个模型?

A:药理实验我以前用的是APP/PS1DeltaE9,这是双转里用得最多的。如果你们仅仅想看Aβ通路的表型,TG2576,APP/PS1DeltaE9和5×FAD都可以,要看对tau的影响就需要3×TG。

 

Q:老师,既然单基因突变更符合人类假说,那么多基因突变模型鼠更大的优势在哪里?

A:其实大部分单基因突变的效果不是很好,多转基因小鼠有很多也是这样,所以190多种动物里常用的就10种,但多基因可以在机理上研究不同基因过表达后的一些生理病理变化,在疾病机理的研究方面是有价值的,比如人只要有AD,就会有tau的过磷酸化和胞内聚合物,而人的tau突变则对应的是FTD,而不是AD。但如果只针对APP和PS1建模,永远得不到tau的病理表型,所以要研究tau的上下游功能和疾病机理,就需要人为让tau的基因发生突变,产生tau的病理现象。另一方面,多转基因也是为了让小鼠具有更快更明显的病理表型。总而言之,多基因突变小鼠模型的表型更早、更明显。

 

Q:除了基因法,能不能用化学法做转基因AD鼠?

A:有是有,有人介绍过,不过我看论文的经验是这20年出现很少了,毕竟最常用的基因编辑小鼠的表型很好了,需要信息的话请加我微信,我把那篇介绍的文章发给您。

 

Q:BACE失败原因大概是什么呢?

A:可以引用在AD药物研发中用了无数次的一句话来概括:当一个烟头引发了一场森林大火以后,再如何扑灭这个烟头已经没有意义了。因为用于临床试验的病患都是已经确诊的AD患者,这时候他们的病情早已发展了十几年,很多其他的蛋白信号通路都已改变,积重难返了。

 

Q:帕金森动物模型有介绍吗?

A:赛业生物神经云课堂系列文章有介绍过,老师感兴趣的话可以关注“赛业生物订阅号”,点击菜单赛业课堂—小鼠干货—神经科学,即可查看相关内容。

 

术业有专攻,鉴于以下几位老师的问题我没有深入了解过,因此就只简单地发表一下我了解的一些情况,如果老师有需要,可以后台留言留下您的联系方式,我咨询做过这方面的老师帮您解答。

 

Q:还有一个问题是,关于药物治疗pd模型,有的文章是联合用药,有的文章是先构建模型再药物治疗,有的是联合用药后mptp停用,治疗药物继续治疗,请问这几种方法的区别以及他们能说明的问题?

A:抱歉,由于我没做过PD,暂时无法解答这个问题,但是我可以帮你问问做过这块的老师,看文献的时候也会留意这个问题,老师可以先加我,我一有消息就联系您。

 

Q: 我想问下另外一种神经退行性疾病CMT2A,而且很多knock in 的基因突变的神经退行性疾病没有表型的原因有哪些呢?是不是由于人鼠物种的差异?

A:我不太熟悉CMT2A,以下回答只是我个人的观点,如有错误,请多包涵。CMT2A是常染色体显性遗传病,KI的表型一般都比TG弱,毕竟TG大多是在强启动子下的多拷贝,而KI是单拷贝,而且一般都用本身启动子。至于人和鼠的差异要看具体基因的差别,以及这些差别是否决定了与蛋白剪切和结合相关。

 

Q:如果我们自己用Abeta多肽或东莨菪减等化合物来构建脑损伤模型,这个做起来它们的个体差异怎么样?

A:我没做过这个药物建模实验,但据我了解,体外注射的个体差异要大于基因编辑小鼠。

 

Q:基因突变表现在蛋白上的位点如何体现呢,能否与分子模拟对接等手段相结合呢?

A:没太看懂问题,一般基因编辑动物的描述中都会有M123A这种字母+数字+字母的表示来指蛋白位点,分子模拟没接触过,所以不懂,抱歉。

 

温馨提示

 

赛业生物云课堂针对冠状病毒、人源化小鼠、细胞培养、神经科学等主题开展了一系列课程,错过直播的老师可以通过以下方式进行回看:

 

1. 搜索【赛业生物】进入赛业官网点击【赛业大讲堂】—【赛业公开课】,即可观看往期课程。

2. 关注“赛业生物订阅号”,点击菜单赛业课堂—公开课,即可观看往期课程。

3. 在B站搜索“赛业生物”,关注我们,即可观看我们往期的课程。

 

关于赛业

赛业生物历经14年发展,已服务全球数万名科学家,产品和技术已直接应用于包括CNS(Cell,Nature, Science)三大期刊在内的3600余篇学术论文。除了提供基因敲除基因敲入条件性基因敲除模型定制服务外,赛业生物还有专业的手术疾病模型团队,可以提供多种复杂精细的小动物手术疾病模型;药物筛选评价小鼠平台可以提供从欧美行业领袖引进的免疫缺陷鼠、用于心血管及阿尔茨海默症等研究的人源化小鼠;国际标准化无菌鼠技术平台可以提供无菌鼠、无菌动物定制服务、微生物菌群移植服务等基于无菌动物模型的各类产品和服务,结合赛业生物成熟稳定的基因编辑小鼠平台,还可帮助您研究菌群与基因的互作机制。

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