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本文聚焦小鼠模型，深入探讨 TDP-43 蛋白病（TDP-43 proteinopathies）建模难题。阐述现有模型的优缺点，分析不同基因修饰和处理对 TDP-43 病理的影响。强调开发新模型对研究疾病机制、探索治疗策略的重要性，为后续研究指明方向。
引言
TDP-43 是一种 RNA 结合蛋白，由 TARDBP 基因编码，属于 hnRNP 家族。它在疾病发病机制中具有核心作用，是肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）和额颞叶痴呆（frontotemporal lobar degeneration，FTLD）患者大脑中包涵体的主要成分之一。TDP-43 蛋白病包括原发性和继发性，原发性 TDP-43 病理定义了超 98% 的 ALS 病例，以及高达 50% 的 FTLD 病例等；继发性 TDP-43 病理出现在阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）等疾病中12。
在细胞层面，TDP-43 蛋白病的主要特征是核排除（或核聚集 / 凝聚物出现）、细胞质错误定位和细胞质包涵体形成。在分子层面，TDP-43 核功能丧失会导致多效性 mRNA 加工异常，产生剪接功能障碍，出现隐秘外显子（cryptic exons，CE）3。
为什么需要更多模型？
TDP-43 蛋白病和其他主要神经退行性疾病一样，是复杂的疾病，目前没有完美的模型能展现出每种疾病的所有主要病理特征。以 ALS 为例，患者存在临床病理异质性，如发病部位、疾病进展速度和遗传因素等方面都有差异。不同的致病基因及其功能表明，导致运动神经元变性的疾病轨迹可能多种多样，单一动物或细胞模型无法模拟这种复杂性4。
不同折叠、不同病理、不同模型？
在动物和细胞模型中，模拟 TDP-43 在细胞质包涵体中的出现以及核蛋白的丧失具有挑战性。许多模型只能产生 TDP-43 病理的一个方面，难以区分疾病特征在发病机制中的不同作用。近年来研究发现，TDP-43 功能丧失会导致 mRNA 加工缺陷，而细胞质 TDP-43 包涵体在不同人类疾病中可能具有不同的蛋白折叠。例如，FTLD 的 TDP-43 病理至少可分为四类，不同的 TDP-43 折叠可能与特定的 FTLD-TDP 亚型相关，这表明可能需要具有特定 TDP-43 折叠的模型来研究不同的 TDP-43 蛋白病56。
现有 TDP-43 小鼠模型
转基因 TDP-43 模型
转基因模型通常是将转基因（一般来源于质粒或细菌人工染色体）随机整合到小鼠基因组中，会导致 TDP-43 过表达。从多种转基因模型中可发现：人类 TDP-43 过表达可能对神经元有毒性，难以区分突变的致病性和表达水平增加带来的毒性；毒性不一定伴随着 TDP-43 病理出现；TDP-43 细胞质包涵体也可能不伴随神经退行性变出现；TDP-43 过表达会导致剪接功能增强，而非模拟 ALS 患者疾病中晚期的功能丧失。目前，带有可调控 TDP-43 细胞质定位的双转基因小鼠是模拟 TDP-43 病理各方面的较好模型，但也存在局限性，如受 tTA 转基因表达限制，无法确定其他细胞群体的细胞自主缺陷，且人和小鼠 TDP-43 蛋白同时存在可能影响研究789。
病毒 TDP-43 小鼠模型
病毒模型是将 TDP-43 通过病毒载体直接转导到大脑中，其优点是可通过局部注射到不同脑区产生 TDP-43 包涵体，研究病理传播。但该模型也存在与转基因模型类似的局限性，即导致 TDP-43 过表达。不过，它有助于剖析 TDP-43 功能障碍在特定细胞群体中的细胞后果，评估其传播情况10。
TDP-43 敲入（KI）小鼠模型
为避免过表达问题，开发了一些敲入模型，突变小鼠内源性 Tardbp 基因。这些模型通常表现出轻度进展性表型，可能适合研究疾病早期阶段。不同的敲入模型表现各异，有的会出现 TDP-43 包涵体和神经退行性变，有的则不会。这表明在小鼠中，并非所有 Tardbp 突变都相同，增加了疾病建模的复杂性。此外，不同的遗传背景也可能导致表型差异111213。
Tardbp 功能丧失模型
条件性 Tardbp 敲除（KO）小鼠主要用于模拟 TDP-43 功能丧失，因为组成型敲除在发育早期不可行，杂合敲除动物会因自调节而仅出现轻度运动异常，无神经退行性变。条件性敲除可用于剖析 TDP-43 功能丧失在不同细胞类型中的毒性作用，但不能模拟 TDP-43 细胞质积累。RNAi 技术也用于降低内源性 Tardbp 表达，但目前的模型都未模拟人类特异性 CE 的作用，未来需要开发人源化模型来研究其在疾病发病机制中的作用141516。
TARDBP 基因组人源化模型
开发的基因组人源化 TARDBP 模型，用人类 TARDBP 直系同源物替换小鼠内源性 Tardbp 基因。该模型可评估人类突变在体内的致病性，测试针对人类 TARDBP 基因的治疗策略，还有助于研究人类 TDP-43 蛋白的特异性特征17。
非主要针对 Tardbp/TDP-43 开发 TDP-43 病理模型
针对其他基因开发 TDP-43 病理模型
C9Orf72 基因的六核苷酸重复扩增是 FTD 和 ALS 常见的遗传原因。不同的 C9Orf72 模型中，TDP-43 病理表现各异。一些转基因和 KI 模型无 TDP-43 病理，部分病毒模型会出现偶尔或广泛的 TDP-43 病理。
Progranulin（GRN）突变是 FTLD 伴 TDP-43 病理的主要原因，Grn 敲除小鼠会出现 TDP-43 细胞质错误定位和包涵体积累。TMEM106B 与 FTLD-TDP 风险相关，其双敲除小鼠会加剧疾病表型，出现 TDP-43 包涵体，可用于研究 TDP-43 细胞质沉积的后果。
VCP 突变可导致多种伴有 TDP-43 病理的临床症状。相关模型，如表达人类突变的转基因模型和敲入模型，会出现 TDP-43 细胞质积累、运动神经元变性和核排出等病理变化，可用于研究 TDP-43 病理在蛋白质稳态异常背景下的影响1819。
在亨廷顿病（Huntington's disease，HD）的 R6/2 和 Q175 小鼠模型中，存在 TDP-43 病理，导致剪接功能丧失。Cyclophilin A（PPIA）敲除小鼠会出现磷酸化的细胞质 TDP-43 包涵体和神经退行性变，表明 PPIA 在维持 TDP-43 稳态和神经元完整性中起关键作用2021。
患者死后材料模型
将患者死后材料直接注射到小鼠脑区可开发 TDP-43 病理模型，用于研究 TDP-43 病理的传播。患者来源的裂解物可在转基因小鼠和野生型小鼠中诱导 TDP-43 病理，不同的 TDP-43 菌株可诱导不同形态的 TDP-43 聚集体和传播模式。此外，外泌体介导的传播也可能导致 TDP-43 病理，但这些模型未评估对 TDP-43 核功能的影响222324。
治疗模型
一些治疗方法可导致 TDP-43 核排出和细胞质聚集，如神经损伤、创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）、氧化应激、高温等。β-N - 甲基氨基 - L - 丙氨酸（β-N-methylamino-L-alanine，BMAA）等毒素暴露也与 TDP-43 病理相关。这些体内治疗方法为散发性 ALS 的建模提供了新方向，但需要进一步研究其长期后果和对 TDP-43 核功能的影响252627。
未来展望和结论
目前迫切需要开发更多能模拟人类 TDP-43 蛋白病复杂性的模型，这需要结合多种动物模型和细胞模型，并在患者来源材料中进行验证。新的小鼠模型有助于研究 TDP-43 不同折叠的因果关系、特定 CE 在疾病级联中的作用、TDP-43 病理两个主要方面的贡献，以及不同神经元和非神经元群体的差异易感性。未来可通过组合不同的基因修饰和处理，创建散发性 ALS 和其他 TDP-43 蛋白病的小鼠模型，推动对疾病过程的理解和治疗策略的开发2829。
