SPAM转基因小鼠tau蛋白展现强效株系特异性朊病毒样种子特性——人类神经退行性疾病研究新模型

为解析tau蛋白错误折叠与传播机制，佛罗里达大学团队利用SPAM(S320F/P301S)转基因小鼠模型，首次系统表征其脑内不溶性tau聚集体(SPAM-tau)的朊病毒样种子活性。研究发现SPAM-tau能高效诱导人/鼠tau同源蛋白聚集并形成淀粉样沉积，且与进行性核上性麻痹(PSP)患者脑源性tau共享株系特性，为tauopathies研究提供了均质化、疾病相关的种子来源。

　　

在神经退行性疾病研究领域，tau蛋白异常聚集形成的神经原纤维缠结是阿尔茨海默病(AD)、进行性核上性麻痹(PSP)等tauopathies的共同病理特征。尽管已知微管相关蛋白tau的错折叠是致病核心，但其分子传播机制仍存在两大瓶颈：现有转基因小鼠模型常因过度表达人tau导致病理失真，而患者脑源性tau种子又存在高度异质性。更棘手的是，野生型tau在生理条件下极难自发聚集，使得疾病早期事件研究举步维艰。

佛罗里达大学Ethan D. Smith团队在《NeuroMolecular Medicine》发表的研究中，利用独创的SPAM(S320F/P301S)转基因小鼠模型——该模型以接近内源水平的表达量同时携带两个FTDP-17突变，成功分离出具有独特生化特性的不溶性tau聚集体(SPAM-tau)。通过HEK293T细胞播种实验、Thioflavin S淀粉样染色、连续传代研究等系统性分析，首次揭示SPAM-tau不仅能跨越物种屏障诱导人/鼠tau聚集，还展现出与PSP患者脑tau相似的4R亚型偏好性，为tauopathies研究提供了前所未有的标准化研究工具。

关键技术方法包括：1) 通过Sarkosyl分级提取结合超速离心从SPAM小鼠脑组织分离不溶性tau；2) 构建含FTDP-17突变的人/鼠tau同源表达载体；3) HEK293T细胞播种模型评估种子活性；4) 免疫荧光与ThioS染色分析淀粉样沉积；5) 患者脑组织(AD/PSP/健康对照)来源tau的平行比对研究。

研究结果：

1. SPAM-tau的分离与表征：从6月龄SPAM小鼠脑组织成功提取Sarkosyl不溶性tau，免疫印迹显示S3组分富含tau聚集体，且不同个体间提取效率高度一致。

2. tau同源蛋白的固有聚集特性：发现S320F人tau及其鼠同源物S309F在72小时转染后自发聚集能力最强，而单突变体P301S/L则保持可溶，提示双突变协同促进tau错误折叠。

3. 强效朊病毒样播种活性：SPAM-tau S3组分稀释15倍仍能有效诱导P301S人tau聚集，且诱导形成的聚集体可连续传代，显示典型朊病毒样传播特性。

4. 跨物种tau招募能力：突破性地证明SPAM-tau可诱导野生型人和小鼠tau聚集，且这种能力在传代后增强，完美复现了SPAM小鼠体内观察到的内源tau招募现象。

5. 株系特异性证据：SPAM-tau与PSP患者脑tau均偏好诱导4R tau亚型聚集，且都能激活S305E磷酸化模拟突变体的错误折叠，而与AD-tau形成鲜明对比。

讨论与意义：
该研究建立的SPAM-tau模型解决了tauopathy研究的两大痛点：既克服了重组tau缺乏疾病相关翻译后修饰(PTMs)的局限，又避免了患者样本的异质性。特别值得注意的是，SPAM-tau展现的"双突变协同效应"——P301S增强播种能力而S320F促进自发聚集，为FTDP-17突变体的功能差异提供了分子解释。更关键的是，其与PSP-tau相似的株系特性暗示不同tauopathies可能共享特定的错误折叠路径，这为开发广谱tau聚集抑制剂提供了新靶点。

从转化医学角度看，该模型使得在标准化条件下研究tau传播抑制剂成为可能。研究者特别指出，SPAM-tau对野生型tau的强大招募能力，使其特别适合模拟tau病理的晚期扩散阶段，而4R亚型偏好性则为其在PSP等4R tauopathy研究中的应用提供了理论基础。这些发现不仅深化了对tau朊病毒样传播的认知，更为未来个体化治疗策略的开发奠定了基石。