阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease,AD）是發病率最高、病因復雜的神經退行性疾病之一，目前仍缺乏能有效改變AD發展進程的治療手段。傳統AD相關嚙齒類動物模型（如轉基因及人源化小鼠模型）極大地加深了我們對AD發病機制的理解，但由于小鼠與人類在遺傳背景、大腦結構、認知行為和免疫系統方面存在較大差異，嚙齒類動物模型并不能完全反映人類阿爾茨海默病的復雜性。而非人靈長類動物（如獼猴屬食蟹猴）在進化、腦結構和功能方面與人類更為相似，開發AD相關非人靈長類動物模型，有望為揭示靈長類特異的AD疾病發生機制提供新的機遇。
7月7日，中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱“深圳先進院”）腦認知與腦疾病研究所/深港腦科學創新研究院陳宇/路中華/葉濤團隊在Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association期刊在線發表題為“Early blood immune molecular alterations in cynomolgus monkeys with a PSEN1 mutation causing familial Alzheimer’s disease”的研究論文。研究通過基因編輯技術建立首個精準模擬家族性AD基因突變的獼猴模型（PSEN1突變食蟹猴），并在幼年AD突變猴中發現AD相關早期病理蛋白的改變以及外周炎癥和免疫信號分子的異常。
文章上線截圖
PSEN1是常染色體顯性阿爾茨海默?。易逍訟D，通常65歲之前發?。┑淖畛Ｒ娭虏』?，編碼γ-secretase復合體（APP經β-secretase和γ-secretase連續剪切產生Aβ）的催化核心亞基組份。家族性AD?PSEN1?exon9缺失突變（PSEN1-ΔE9）攜帶者通常在45-57歲左右發病。
在研究中，團隊首先通過雙向導RNA-CRISPR/Cas9介導的胚胎基因編輯，成功獲得5只攜帶家族性AD?PSEN1-ΔE9突變的食蟹猴。Exon9編碼PSEN1的蛋白剪切位點，exon9的缺失引起突變猴來源細胞中PSEN1蛋白水解剪切的改變，并影響其作為亞基的γ分泌酶的活性（如剪切APP影響Aβ代謝）。為進一步確認PSEN1突變猴能否表現出AD相關早期疾病特征的改變，團隊檢測了幼年猴腦脊液中AD相關核心生物標志物的變化。結果顯示，PSEN1突變猴腦脊液表現出exon9突變劑量依賴性的Aβ42，Aβ42/40比例的升高，以及p-tau217/total tau比例的升高（圖1）。該PSEN1突變食蟹猴模型是報道的首個精準模擬AD致病突變的獼猴模型，幼年PSEN1突變猴腦脊液中AD核心生物標志物變化提示該模型在模擬AD早期疾病發生方面具有重要潛力。
圖1.?PSEN1突變猴腦脊液中AD相關生物標志物的變化
為進一步揭示AD發展進程中的潛在早期分子信號改變，從而為解析早期疾病發生機制、發展早期分子診斷方法提供新的線索，研究團隊對幼年食蟹猴進行了血液轉錄組和血漿蛋白組的檢測，結果顯示，在幼年AD突變食蟹猴中，其外周血液系統已經開始出現大量炎癥和免疫反應相關信號分子的改變(圖2)，提示早期外周免疫反應異?？赡茉贏D進程中發揮重要作用。
圖2.?PSEN1突變猴血液中炎癥和免疫相關分子改變
綜上所述，本研究通過建立首個精準模擬阿爾茨海默病致病突變的基因編輯食蟹猴模型，在幼年突變猴中發現AD相關早期生物標志物以及大量外周免疫信號分子的異常。該研究為理解靈長類特異的AD早期疾病發生機制、探索和評價早期診斷干預手段提供了新的實驗模型和研究途徑。
論文通訊作者陳宇（左五）、路中華（右四）、葉濤（左四）與論文共同第一作者李夢奇（左三）、管明峰（左二）、林劍邦（左一）、朱凱川
深圳先進院陳宇研究員、路中華研究員和葉濤副研究員為該論文的通訊作者，工程師李夢奇、助理研究員管明峰、博士生林劍邦和高級工程師朱凱川為共同一作，深圳先進院為論文唯一通訊單位。感謝國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金粵港澳研究團隊項目、深港腦科學創新研究院和深圳先進院腦所非人靈長類實驗動物平臺對本研究的支持。
專家點評：賈建平
首都醫科大學宣武醫院神經疾病高創中心主任、北京腦重大疾病研究院阿爾茨海默病研究所所長，阿爾茨海默病研究專家
盡管藥物和非藥物治療在改善阿爾茨海默?。ˋD）患者病情方面取得了一定進展，但治療效果和藥物使用情況仍不盡如人意。如何提高AD相關基礎研究并轉化于臨床，對于實現AD的“早發現、早診斷和早治療”具有重要意義。
這項研究成功報道了首個攜帶家族型AD突變（fAD PSEN1-ΔE9）的基因編輯食蟹猴模型。該研究的一個重要發現是，在幼年AD突變猴中驗證到AD發展進程非常早期的兩個核心生物標志物的改變——腦脊液Aβ42和磷酸化tau（p-tau）的升高。大量研究證實fAD突變攜帶者腦脊液Aβ42/40在癥狀出現前20-30年前高于健康人，隨著疾病進展和Aβ在腦內有更多的沉積而形成斑塊。值得指出的是，早期腦脊液中Aβ42/40的升高在臨床相關研究或檢測中很難被捕捉到，主要原因在于缺乏足夠年輕的AD突變攜帶者可供研究，另一方面腦脊液獲取需要腰穿，很難為患者接受。而AD無癥狀階段對于AD的防治卻尤為重要，因為對于AD這樣的神經退行性疾病來說，越早的診斷和針對性干預（如抗Aβ治療）往往會有越好的治療效果。此外，AD突變猴中的另一核心生物標志物p-tau（如腦脊液p-tau217）以及AD相關免疫分子的改變進一步支持了該食蟹猴模型與人類AD的臨床相關性，顯示出了非人靈長類動物模型在AD相關轉化研究中的優勢和潛力。該非人靈長類模型有望成為良好的AD轉化研究平臺，促進相關診斷和干預手段的研發。
專家點評：陳曉春
福建醫科大學神經科學研究院院長，癡呆與認知障礙領域專家
阿爾茨海默?。ˋD）的發病機制十分復雜，至今尚未完全明確，主要機制包括β-淀粉樣蛋白級聯假說、tau蛋白假說、神經炎癥假說和APOE風險因子理論等。單一的小鼠模型很難全面再現人類AD的所有病理特征和臨床表型（如傳統AD模型小鼠缺乏tau蛋白病理，行為和認知功能損害的癥狀不典型等），限制了AD發病機制的研究和診療技術的發展。
該項研究利用雙向導RNA-CRISPR/Cas9介導的片段敲除技術，高效且精確地獲得了多個攜帶家族性AD突變的食蟹猴，并在幼年AD突變猴中發現了AD相關生物標志物Aβ、p-tau以及外周炎癥分子的變化。該研究具有以下亮點：（1）傳統CRISPR技術構建疾病突變敲入模型的效率往往較低，該研究利用家族性AD PSEN1 exon9缺失突變的特點，通過雙向導RNA-CRISPR/Cas9介導的片段敲除，在非人靈長類動物中高效、精準地模擬了家族性AD PSEN1 exon9缺失突變，成功獲得了首個AD家族性突變敲入的食蟹猴模型；（2）此AD突變猴表現出AD兩大核心生物標志物的早期改變——腦脊液Aβ42和p-tau217的升高，凸顯了該動物模型在模擬和解析AD早期疾病發生中的潛力；（3）通過多組學手段，發現在幼年AD突變猴中已開始出現大量外周炎癥和免疫信號分子的失調，為早期炎癥/系統性炎癥參與AD發生的分子機制研究，以及開發血液分子診斷策略提供了新線索。未來進一步對AD突變猴中樞和外周的生物標志物、分子、細胞以及病理和神經功能的動態監測，有望為解析靈長類特異性的AD疾病發生機制和早期診療策略提供新的機遇。
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