文献速递-阿尔茨海默病研究新进展：APP/PS1 基因敲入鼠带来突破
阿尔茨海默病（AD），作为一种神经退行性疾病，具有 β - 淀粉样蛋白（Aβ）沉积、神经元丢失以及神经炎症等特征。然而，目前的 AD 动物模型，像那些过表达家族性 AD 突变转基因的小鼠，往往因为非生理性过表达以及免疫活性背景的限制，很难真实地模拟人类 AD 的免疫反应机制，这就导致临床了前研究与临床试验结果经常脱节。所以，开发出更贴近人类疾病病理和免疫特征的新型模型迫在眉睫。
2025 年 2 月，《Alzheimer’s & Dementia》在线发表了一篇由 Howard E. Gendelman 团队完成的研究论文，名为 “Amyloid precursor protein and presenilin - 1 knock - in immunodeficient mice exhibit intraneuronal Aβ pathology, microgliosis, and extensive neuronal loss”。在这项研究中，研究人员巧妙地在免疫缺陷小鼠里敲入淀粉样前体蛋白（APP）和早老素 - 1（PS1）基因突变，成功构建了一种新型的阿尔茨海默病（AD）模型。这一模型能够展现出神经元内 β 淀粉样蛋白（Aβ）沉积病理、小胶质细胞增生以及广泛的神经元丢失现象，为研究人类免疫反应在 AD 中所起的作用提供了全新的工具和平台。
文章亮点
1、新型敲入模型：首次在免疫缺陷NOG小鼠背景中构建APP/PS1双敲入小鼠，其基因的表达由内源启动子调控，避免了传统转基因模型的过表达假象。
2、神经元内Aβ病理：模型重现了AD早期神经元内Aβ沉积及其神经毒性，填补了传统模型依赖细胞外斑块为特征的不足。
3、广泛神经元丢失：模型首次在小鼠中模拟了AD患者典型的广泛神经元丢失和脑萎缩表征，突破了传统模型仅表现局部神经元损伤的局限。
4、免疫系统人源化潜力：该模型支持人类免疫细胞的重建，为研究阿尔茨海默病中人类免疫反应的影响提供了新平台。
CRISPR/Cas9 基因敲入技术作为一种基于 CRISPR 基因编辑系统的精准基因编辑方法，可以通过向基因组中特定位置插入或替换特定的 DNA 序列来实现对基因组的定点修改。得益于其高特异性、精准性和灵活性，这项技术已成为基因功能研究、疾病模型构建以及基因治疗的关键工具。
一、KI小鼠的构建
在构建 KI 小鼠方面，研究人员针对小鼠 APP 基因的外显子 16，引入瑞典双突变（K670N/M671L），进行并部分人源化（G676R/F681Y/R684H）操作；同时针对小鼠 PS1 基因的外子显 5，引入 M146V 突变，并实施人源化（I145V）处理。
利用 CRISPR Web 工具设计特异性 sgRNA，筛选出低脱靶风险的引导序列后，从小鼠受精卵的收集、编辑，到将编辑后的受精卵移植至假孕母鼠子宫培育至出生，完成了一系列复杂而精细的操作流程。
在小鼠断奶时进行基因型鉴定与纯合化处理，最终成功筛选出纯合双敲入APP/PS1（NAPS）小鼠。
图1.桑格测序证实了小鼠APP外显子16和PS 1外显子5中病理性突变（红框）和人源化（绿色框）核苷酸的成功替换
二、病理表型验证
通过 Western blot 检测小鼠皮质组织中相关蛋白表达，确认突变诱导的 APP 异常切割情况；
对可溶性与不可溶性淀粉样蛋白 - β42（Aβ42）水平进行测定，结果显示，NAPS 小鼠的淀粉样蛋白负荷达到了 NA 小鼠的两倍；
组织病理学方面，免疫组化（IHC）染色显示 3 月龄小鼠皮质和海马区出现细胞内 Aβ 沉积，并随年龄增长加重；
神经元丢失与脑萎缩：NeuN/MAP2染色：显示NA和NAPS小鼠皮质及海马神经元显著丢失；
MRI 扫描显示 12 月龄 NA 小鼠皮质体积减少、脑室扩张；
行为学测试中 Y 迷宫测试显示 12 月龄 NAPS 小鼠自发交替率降低，暗示空间记忆受损。
三、人类免疫系统重建
研究人员对新生 0 - 3 天的 NA 小鼠进行特定处理后，经肝内注射人 CD34 + 造血干细胞（HSC），12 周后通过流细胞式术验证发现外周血中 CD45 +、CD3 +、CD19 + 等人源免疫细胞成功定植，且 HSC 重建的 NOG 和 NA 小鼠之间未见显著差异，HSC 重建也未显著改变 Aβ 负荷。
图2.NA小鼠人免疫重建示意图
图3.HSC重建未显著改变Aβ负荷
总体而言，该研究借助 CRISPR-Cas9 敲入技术构建的免疫缺陷背景的 APP/PS1 敲入小鼠模型，成功模拟了神经元内 Aβ 沉积、小胶质激活及广泛神经元丢失等 AD 核心病理特征，并且拥有进行人类免疫系统重建的潜力。尽管在斑块形成和行为学缺陷等方面还存在一定局限，但其在病理机制研究以及免疫治疗评估方面的应用前景十分广阔，为阿尔茨海病默研究领域提供了更为贴近人类的新工具。
