有一种看法认为应归咎于小鼠。廉价、易于繁殖和遗传操作的小鼠一直是阿尔茨海默症研究的主要模型生物。现在有近 200 种不同的转基因小鼠模型。许多小鼠模型都有与该疾病有关的淀粉样蛋白和 tau 蛋白突变,甚至有些模型可以表达“人源化”的蛋白质形式。啮齿动物模型已被证明对于理解疾病中许多细胞和机制过程至关重要,但是在小鼠中看来极为有前景的许多治疗方法均未在人脑中起效。
Beckman 在巴西里约热内卢联邦大学获得其博士学位,在小鼠模型中研究阿尔茨海默症。她亲眼目睹了这一模型的缺点,首先,小鼠只有一种形式的 tau 蛋白不像人类有两种,而且它们没有前额叶皮层,大脑的这一区域容易随着阿尔茨海默症的进展而退化。其次,许多小鼠模型仅专注于研究称为 β-淀粉样蛋白的蛋白质片段的积累,这种蛋白片段确实存在于小鼠大脑中,但不存在于 tau 蛋白上。许多人认为,聚焦 β-淀粉样蛋白而排除了其它蛋白质或炎症等因素,是该疾病缺乏进展的主要原因。
Beckman 表示,“淀粉样蛋白很容易在啮齿动物中模拟,但仅治疗淀粉样蛋白显然对人体无效。我们认识到,在 tau 和淀粉样蛋白如何被破坏方面,猴子有更多相似之处。在小鼠的大脑中建立模型比较困难。”
Morrison 花费了多年时间来尝试开发猴子模型。他的实验室以前用错误折叠的 β-淀粉样蛋白创建了猴子模型,该模型可复制疾病早期阶段。新模型进一步发展,不仅展示了错误折叠的 tau 蛋白而且还展示了这些错误折叠的蛋白如何迅速在大脑中传播。
为创建模型,研究人员使用了人类 tau 蛋白的一种变体,这种变体可能引发在佛罗里达大学 Paramita Chakrabarty 实验室创建的错误折叠。他们将包裹在病毒载体中的蛋白质注入到四只恒河猴的内嗅皮层中,内嗅皮层是高度易受阿尔茨海默症侵袭的大脑枢纽。
在三个月内,研究人员发现错误折叠的 tau 蛋白(包括引入的人类蛋白质和猴子的蛋白质)都累积在猴子的大脑中,甚至通过突触连接扩散,导致对皮质区域的损伤。研究人员还报告了猴脑中广泛的炎症,他们认为新模型代表了在广泛的细胞死亡发生之前疾病的退化阶段。Morrison 表示,“我们很高兴看到 tau 病理学蔓延至与人类受阿尔茨海默症影响的区域完全相同的区域。”
耶鲁大学研究认知障碍的神经科学家 Amy Arnsten 称这项工作“是在动物模型中测试阿尔茨海默症潜在治疗方法的一项突破”,尤其是涉及与人类认知缺陷有关的 tau 病理。“到目前为止,大多数治疗策略都集中于减少淀粉样蛋白病理,但收效有限。旨在减少 tau 病理的策略才刚刚开始发展。”她表示,由于小鼠不能自然地发展出阿尔茨海默症,因此小鼠模型需要与罕见或早发阿尔茨海默症相关的基因突变。“相比之下,恒河猴可以自然地发展出与人类相同模式和序列的阿尔茨海默症样病理。”
研究人员希望新模型将加速对人类有效的新治疗药物的开发。他们表示,下一步是对 tau 蛋白受损的猴子进行行为研究,包括那些患有与阿尔茨海默症相关联的合并症(例如,糖尿病和高血压)的猴子,以观察它们是否表现出与患有这种疾病的人相当的行为变化。Beckman 表示,“在人类大脑中受影响最大的皮质区域在小鼠的大脑中发育不佳,因此很难转化人类所具有的某些症状,例如决策和语义记忆障碍。”