TDP-43 rNLS8小鼠模型疾病进程延缓策略:为ALS临床前研究与机制探索提供新工具

【字体: 时间:2025年08月19日 来源:NeuroMolecular Medicine 3.9

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  本研究针对肌萎缩侧索硬化症(ALS)中TDP-43病理快速进展的难题,创新性地通过低剂量多西环素(10-20 mg/kg)调控TDP-43 rNLS8小鼠模型表达水平,成功将疾病进程从6周延长至15周,生存期提高3倍,为ALS长期治疗评估和早期机制研究提供了更接近人类疾病进展速度的动物模型。

  

在神经退行性疾病研究领域,肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTD)因其高致死率和缺乏有效治疗手段备受关注。这类疾病的标志性特征是TAR DNA结合蛋白43(TDP-43)的异常聚集,97%的ALS患者和半数FTD患者脑组织中都能观察到这种病理变化。然而当前研究面临两大瓶颈:一是多数ALS动物模型基于仅占病例10%的SOD1突变,无法反映TDP-43病理;二是现有TDP-43 rNLS8小鼠模型因过表达人源TDP-43ΔNLS导致疾病进展过快(6周即达终末期),严重限制了治疗时间窗的评估和早期病理机制研究。

针对这一难题,Macquarie University的研究团队开展了一项创新性研究。他们设想通过精确调控转基因表达水平来延缓疾病进程——在传统完全撤除多西环素(Dox)诱导快速发病的方案基础上,保留10-20 mg/kg低剂量Dox(相当于标准剂量的1/20-1/10),建立疾病进程更接近人类ALS的改良动物模型。这项研究成果发表在《NeuroMolecular Medicine》上,为ALS研究提供了更理想的临床前工具。

研究采用四项关键技术:1) 条件性转基因调控系统(tet-off);2) 行为学评估(转棒测试和握力测试);3) 蛋白质印迹分析TDP-43及其磷酸化形式;4) 组织学分析(尼氏染色和GFAP免疫荧光)。所有实验均使用6-8周龄雌性TDP-43 rNLS8小鼠,通过双盲随机分组比较不同Dox处理组的病理和行为学差异。

低剂量Dox显著降低TDP-43ΔNLS表达与病理

Western blot显示10-20 mg/kg Dox使脑和脊髓中可溶性hTDP-43ΔNLS分别降低4.8倍和2.6倍,磷酸化TDP-43(Ser409/410)在脑组织减少达18.8倍。免疫荧光证实细胞质TDP-43包涵体仍存在但数量减少。

疾病发作延迟4周

低剂量组达到神经学评分1分(疾病发作标准)的中位时间从对照组的2-3周延长至6-7周(p<0.001),体重下降10%的发作时间从2周延至7周(p<0.05)。

疾病进程延缓2.5倍

转棒测试显示运动功能障碍(潜伏期<50秒)出现时间从3周延至9周(p<0.001);握力衰退(<100g)从3周延至13周(p<0.001)。

生存期延长3倍

采用更严格的20%体重损失作为终点标准,低剂量组中位生存期从6周显著延长至18周(p<0.001)。

终末期病理特征保留

尽管进程延缓,终末期小鼠仍表现出与快速进展模型相似的神经炎症(GFAP阳性细胞)和运动神经元丢失(α运动神经元减少30%),证实核心病理机制得以保留。

这项研究通过剂量调控策略成功"减速"了TDP-43 rNLS8模型的疾病进程,解决了该领域长期存在的动物模型与人类疾病时间尺度不匹配的难题。改良后的模型具有三大优势:1) 更长的治疗评估窗口(15周vs原6周);2) 更接近人类ALS的渐进性病理发展模式;3) 避免了过高表达可能引起的非生理性外显子跳跃问题。Cyril Jones Jagaraj团队的工作不仅为ALS机制研究提供了更精准的工具,其"剂量调控"思路也为其他神经退行性疾病动物模型的优化提供了范式参考。未来研究可在此基础上探索早期生物标志物、验证神经保护策略,并进一步优化Dox剂量以获得更接近人类疾病进展曲线的动物模型。

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