JP2004538013A - Development of genetic recombination model for medical treatment of neurodegenerative diseases - Google Patents

Development of genetic recombination model for medical treatment of neurodegenerative diseases Download PDF

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Abstract

アルツハイマー病、パーキンソン病及びレヴィ小体病は、高齢者において最も一般的に見られる神経変性障害である。本発明は、上記の疾患において見られる、神経炎プラーク、レヴィ小体及び神経変性の形成を引き起こす二つの導入遺伝子、ヒトα−シヌクレイン及びヒトアミロイド前駆体タンパク質を含む遺伝子組換えマウスである。この遺伝子組換えマウスは、機能的及び病理学的アッセイの両者による、疾患の正確なモデルである。Alzheimer's disease, Parkinson's disease and Lewy body disease are the most common neurodegenerative disorders in the elderly. The present invention is a transgenic mouse containing two transgenes, human α-synuclein and human amyloid precursor protein, which cause the formation of neuritic plaque, Lewy bodies and neurodegeneration found in the above-mentioned diseases. This transgenic mouse is an accurate model of the disease by both functional and pathological assays.

Description

【技術分野】
【0001】
発明の分野
本発明は、神経変性疾患の研究において使用される遺伝子組換えマウスに関する。
【0002】
政府の利害
本発明は、助成金番号AG10869の下に、国立保健研究所からの政府援助でなされた。
【背景技術】
【0003】
背景
アルツハイマー病(AD)、パーキンソン病(PD)及びレヴィ小体病(LBD)は、高齢者において最も一般的に見られる神経変性障害である。それらの発生は増大し続け、重大な社会的な健康問題を引き起こしているが、今までのところこれらの病気は治癒も予防もできない。これらの疾患に対する遺伝要素はあるが、大部分の場合、突然変異なしで集団中で自然発生的に生じる。神経損傷は、脳で正常に発現したタンパク質からなるタンパク質凝集体の発生に起因する。本来は非毒性のタンパク質を、何がそれらの毒性状態へと変換させるのかは知られていない。
【0004】
近年の疫学的研究によれば、アルツハイマー病患者の約30%はPDをも有するとして、ADとPDとの密接な臨床的関係が証明されている。他の高齢集団と比べて、AD患者は大概、合併PDを発生させている。さらに痴呆になったPD患者は、通常古典的なADを発生させている。
【0005】
各々の神経変性疾患は、特定の脳領域及び細胞集団に偏りを有するらしく、明確な病理像をもたらすが、PD、AD及びLBDはまた、共通の特徴を共有する。家族性AD、ダウン症候群及び散発性ADの患者は、PDの典型的な神経病理学的特徴である、扁桃体上にレヴィ小体を増殖させる。さらに各々の疾患は、ニューロンの変性、ニューロン内のシナプス結合及び最終的には細胞死、神経伝達物質の減少、ならびにその前駆体は正常な中枢神経系機能に関与する異常折り畳み構造の蛋白質の異常な蓄積に関連する。
【0006】
生化学的研究から、AD、PD及びLBD間の関連性が確認されている。レヴィ小体の中心成分は、NACP(非アミロイド成分前駆体)としても知られている、α−シヌクレインである。NACとして知られている、NACPのタンパク質分解性フラグメントは、ADにおけるアミロイドプラークの重要な構成要素である。このことは、α−シヌクレインがADとPDの両方の病因にある役割を果たしていることを示唆している。
【0007】
これらの知見は、レヴィ小体病(LBD)と呼ばれる神経変性障害の新規な分類の進展に導いた。LBD患者は、痴呆、パーキンソン症候群、精神変化、アミロイドの沈着、線維状特徴を有するレヴィ小体(LB)の形成で特徴付けられる。LBはPD及びLBDの病態の特徴である。ADのある面を模倣するいくつかの動物モデル及びPDのある面を模倣する他の動物モデルが存在するが、LBDで見られるような、ADとPDの特徴を組み合わせたモデルは存在しない。
【0008】
ADの典型的な病態の特徴である神経炎プラークは、主として、アルツハイマーアミロイド前駆タンパク質(APP)の39〜43アミノ酸(aa)タンパク質分解性生成物であるAβ、及びNACPタンパク質の35aaタンパク質分解性フラグメントであるNACで構成されている。AβとNACの両者は、完全長cDNAが同定されクローン化されている、それらの完全長タンパク質のタンパク質分解性フラグメントとしてアミロイドプラーク中で最初に同定された。APPのクローン化(Kangら、1987年)は、結果として研究の急増につながり、その中でADにおける多数の変異が見出されており、K670N/M671L(スウェーデン変異)、V717I(ロンドン変異)、V717F(インディアナ変異)、プレセニリン1及びプレシニリン2を含む家族性型が関連付けられた。(注記:変異は、野生型アミノ酸、変異が見出されたアミノ酸の番号、及びタンパク質の変異型において見出されたアミノ酸で示される)。これらの変異は、APPのプロセッシングを、病原性を有する凝集体を形成する傾向があるAβ1−42タンパク質分解性フラグメント優先へと変更すると思われる。しかしながら、そのような変異では、病気が自然発生的に生じる大部分のアルツハイマー患者を説明することはできない。
【0009】
APPは正常な状態でシナプスにおいて多く発現され、種を超えてよく保存されており、神経の柔軟性、学習、及び記憶に関係している。APPは、完全長転写物から、エクソン7及び8(hAPP695)、エクソン8(hAPP751)または無エクソン(hAPP770)がスプライシングされた、3種の代替スプライシング変異型を有する。3種の型の比率は、脳の領域の間及び正常状態と病気の状態で異なるが、正常と異常の明確なパターンは決定されていない(Rockensteinら、1995年)。転写物の異なるスプライシングを調整するものが何であるかは知られていないが、証拠は、ニューロン中でのスプライシングはニューロンの分化及び活性に影響を及ぼす因子によって調整され得ることを示唆している。さらに、APPは正常な状態で、タンパク質分解性フラグメントAβ39−43にプロセッシングされる。疾患は、タンパク質分解性フラグメント、特に凝集体(すなわち、Aβ1−42)の形成を開始できるものの過剰産生に偏った、フラグメントの産生におけるアンバランスに起因する。
【0010】
α−シヌクレインは、β−及びγ−シヌクレインならびにシノレチンを含む大きなファミリーのタンパク質の一部である。APPと同様、α−シヌクレインは正常状態でシナプスで発現され、神経の柔軟性、学習、及び記憶においてある役割を果たすと考えられている。α−シヌクレインの凝集を促進する、ヒト(h)α−シヌクレインにおける変異が同定されており(A30P及びA53T)、そしてそれらはPDの常染色体の優性形の希少形に関係している。これらの変異が、α−シヌクレインの凝集する傾向を増大させるメカニズムは知られていない。
【0011】
集団中に多数の変異をAPP及びα−シヌクレインに見出すことができるという事実にも拘わらず、AD及びPDの多くのケースは自然発生的に生じる。これらの病気のうち最も多い散発性型は、それぞれ、Aβ及びα−シヌクレインの異常蓄積に関係している。しかしながら、これらタンパク質の過剰蓄積の理由は知られていない。Aβはニューロンから分泌され、細胞外アミロイドプラーク中に蓄積する。さらに、Aβはニューロン内部で検出される。α−シヌクレインは、レヴィ小体と呼ばれるニューロン内の封入体中に蓄積する。この二種のタンパク質は典型的には共に細胞外神経ADプラーク中で見出されるが、それらはまた時々細胞内封入体中で一緒に見出される。
【0012】
無毒性前駆体タンパク質の、それらのタンパク質分解性生成物へのプロセシングは、組織培養系中と精製タンパク質を用いての両方において、解析するために研究が行われている。α−シヌクレインの過剰発現により、凝集体が神経細胞培養において形成されうる。野生型APPの過剰発現は、培養において細胞外タンパク質凝集体の形成を引き起こさないが、APP変異の最も病原性のものであるスウェーデン変異の過剰発現は引き起こす。凝集体はまた、α−シヌクレインを過剰発現している細胞中で、細胞培養における酸化的ストレスに対応して形成され、それが病気の発生において重要であることを示唆している。さらに、精製Aβ及びNACペプチドは、単独であるいは混合されて、同一の温度及びpH条件下で、生体外で凝集体を形成することができる。
【0013】
AD、PD及びLBDの動物モデルを構築する試みは期待はずれであった。当初は、遺伝子組換えAPPを発現する動物は、広範なAD型神経病態を示さなかった(Kammesheidtら、1992年;Lambら、1993年;Muckeら、1994年;Higginsら、1995年;Andraaら、1996年)。これはおそらく、タンパク質の発現が低レベルであることが原因だろう。Gamesら(1995年)は、PDGF−βプロモータで駆動される変異型APP(V717F)が高レベルで発現するため、あるAD型病態を示す遺伝子組換えマウスを作成することができた。遺伝子組換え動物は、海馬、脳梁及び大脳皮質でのヒトAβの沈着を示したが、脳の他の領域では示さなかった。プラークは観察されたが、神経原線維変化はなかった。著者は、神経原線維変化は齧歯動物には存在しないので、そのような結果が予想されたと述べた。
【0014】
Thy1発現カセットの制御下で、スウェーデン型二重変異(670/671)、またはロンドン変異(V717I)と結合したスウェーデン型変異を発現する、遺伝子組換えマウスも作成された(Sturchler−Pierratら、1997年)。プラークの発生する年齢は、各々のマウス種において、6ヶ月から2年以上の間で変動し、タンパク質の発現レベルによく相関しているようだった。スウェーデン型及びインディアナ型変異の両方を有する動物において、病気に関連する病理的変化を誘起するには、より低い発現レベルが必要だった。しかしながらいずれの動物も、病気を完全かつ正確には現さなかった。神経変化、ジストロフィーのコリン作動性線維及び炎症を伴うプラーク形成が海馬及び新皮質で観察されたが、他の脳領域では観察されなかった。PrP−プロモータ下でAPPのスウェーデン型変異を発現する遺伝子組換えマウスを用いた別の研究において(Hsiaoら、1996年)、マウスは3ヶ月において正常な学習と記憶を有することが見出されたが、9ヶ月または10ヶ月までに障害が現れた。プラークは、これらの遺伝子組換えマウスにおいて皮質及び辺縁系領域で観察され、Aβ1−42 / 43の14倍の増加が観察された。
【0015】
Aβ1−42はADにおける強い原因因子の一つであることが知られているので、Muckeら(2000年)は、APPの毒性フラグメント、Aβ1−42のみを発現する遺伝子組換えマウスを作成した。Aβ1−42フラグメントの発現は細胞毒であったが、プラークは形成されず、ADの進行におけるAβ1−42に対するプラーク非依存的な役割を示唆している。
【0016】
さらに、APPを発現する遺伝子組換え動物は、学習欠損、障害のある挙動及び発作を含む種々の神経異常を示すことが見出された。再び、神経の機能不全の重篤さは、APPタンパク質の発現レベルと結びついているように思われた。相違は、また、プロモータ、ゲノムへの統合等における相違による、APPが発現される脳の領域に帰することができる。生理的な症状と同様に、これらの動物における神経機能不全は、AD、PD及びLBDにおいてみられるそれらのある面で、ただしすべてではないが、類似していた。この病気に対する動物モデルがないことは、明らかに努力不足のためではなく、むしろ病気の状態において生じるすべての変化を誘起ことができないためである。
【0017】
遺伝子組換え配列の発現効果は、また、変異遺伝子が発現されるマウスの系統に大きく依存した。例えば、異系交配遺伝子組換え系統においてプラークを産生するAPPの濃度は、近交系のFVB/NまたはC57BL/6Jマウスにおいて致命的であることが見出された(Carlsonら、1997年)。生存可能な十分低いレベルのAPP695を発現するFVB/Nマウスの系統は、主に大脳におけるグルコース利用の減少及び星状細胞増加症と共に、新奇恐怖症、損傷された空間的交互変化を含むCNS障害を発生させることが見出された(Hsiaoら、1995年)。同様の症候群が同一の種の非遺伝子組換えマウスの約20%で発生することが知られており、APPがその系統の中にすでに存在する傾向を促進することを示唆している。
【0018】
遺伝子組換えマウスの系統を交配して病気の症状を変化させることにより、ADのより正確なモデルを発生させる試みがなされた。APPを過剰発現する遺伝子組換えマウスにおける線維芽細胞増殖因子2遺伝子(FGF2)の過剰発現は、APPをより致命的なものとするが、見られる症状を変えることはない。Holtzmanら(2000年)は、APPのV717F変異型を発現する遺伝子組換えマウスと種々の形のアポリポタンパク質E(アポE)を発現するマウスとを交配することによって、多数の二遺伝子マウスを発生させた。アポEのε4対立遺伝子は、散発性AD及び遅発型家族性AD(FAD)に対して同定された最初の遺伝的危険因子であった(Strittmatterら、1993年)。その後、アポEのε3対立遺伝子は、その疾患に対するより弱い危険因子であることが見出された。マウスにおけるAPPのV717F変異型バージョンと共に、アポE変異型、特にε4対立遺伝子の発現は、細線維沈着、神経プラーク及び神経変性の発生を増大させた。ADの同様の病態的特徴は、APPのV717F変異型のみを発現するマウスにおいて、単純に老齢期に観察された。導入遺伝子の発現の組み合わせは、病気の観察された病態を変化させることはなく、単純に病態が観察される時間枠を変化させた。アポEノックアウトマウスにおけるAPPのV717F変異型バージョンの発現は、神経変性をもたらさなかった。この研究は、ADの病態におけるアポEの明確な役割を示しているが、一重の遺伝子組換えマウスよりもより正確なその病気のモデルは提供しなかった。
【0019】
PDGFβプロモータの制御下でα−シヌクレインを発現する遺伝子組換えマウスはまた、PD及びLBDのモデルとして使用されるために生み出されている(Masliahら、2000年)。α−シヌクレインのニューロンでの発現は、α−シヌクレインの進行性の蓄積及び新皮質、海馬及び黒質におけるニューロン中の封入の発生をもたらした。さらに、電子が密な核内沈着及び細胞質内封入が観察された。そのマウスは、基底核中のドーパミン作用性の末端欠損に関連する運動障害を示した。しかしながら、アミロイドプラーク、線維変化または細胞死は観察されなかった。
【0020】
多数のα−シヌクレイン遺伝子組換えマウスが、同様に、生成されている。しかし、α−シヌクレインの野生型及び変異型(A30P及びA53T)の両方の使用はもとより、異なるプロモータ(例えば、PDGFβ、Thy−1)も使用したにもかかわらず、どのマウスもPDの完全に的確なモデルをもたらさない。種々のAPP遺伝子組換えマウスと同じく、使用したプロモータとゲノムへの導入遺伝子の挿入部位に依存して、タンパク質の発現量及び発現位置に相違が見られた。例えば、hα−シヌクレイン導入遺伝子からの発現がPDGFβプロモータにより駆動された場合には、hα−シヌクレインの発現パターンは、正常な脳または広汎性LBDにおいて見られるものと最も酷似していた。Thy−1プロモータを用いたhα−シヌクレインの発現は、PDにおいて見られる発現パターンに最も酷似したパターンで、導入遺伝子のより高い発現をもたらした。より高い発現は、より重篤な病態をもたらした。hα−シヌクレインの変異型バージョンを発現するマウスは、タンパク質の野生型バージョンを発現するものよりも早く病気の特徴を明らかに示した。さらに、神経機能不全は、タンパク質が発現される脳の領域に依存する。
【0021】
病気の状態は、しばしば、単一タンパク質または遺伝子内の単一変異の発現レベルにおける変化よりもむしろ、生物における多重変化の結果である。上記の遺伝子組換え動物の各々はAD、PD及び/またはLBDのある特徴を有しているが、それらはいずれもどの病気についても完全なモデルを与えることはできなかった。単一の動物で、ADの典型的な指標である神経原線維変化を有するものは見出されなかった。AD、PD及びLBDの病態と発生が重複していることを認識すると、病気の病態及び臨床的徴候のより完全なセットを示す動物モデルの必要性が強調される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0022】
発明の要約
本発明は、ヒトβ−アミロイドペプチドまたはhAPP及びhα−シヌクレインの発現用導入遺伝子を有する遺伝子組換えマウスモデルである。導入遺伝子は、遺伝子の野生型、変異型または切断型でありうる。導入遺伝子は、PDGF−β、Thy1及びプリオン(PrP)プロモータを含む多数のプロモータのいずれかの下で、発現されうる。SV40イントロンのようなイントロンは、導入遺伝子構築物またはプロモータに含まれていてもよく、Thy1プロモータの場合のように、プロモータのイントロンを用いてもよい。
【0023】
本発明のマウスは、α−シヌクレインまたはhAPPに対する単一遺伝子を有するマウスの交配によって生成される。出願人は、hα−シヌクレインを過剰発現する遺伝子組換えマウス系統(Masliahら、2000年)及び野生型または変異型のいずれかのhAPP(Muckeら、2000年)を多数生成して、AD、PD及びLBDにおけるアミロイド生成の生体内メカニズムを解明している。さらに、参照されるように、入手可能な多数の他のhAPP遺伝子組換えマウスが存在する。入手可能なマウスには、マウスまたはヒトThy1プロモータの制御下でAPPを発現するもの(Andraaら、1996年)、SV40イントロンを有するまたは有しないPDGF−βプロモータ(Gamesら、1995年)、及びPrP(Borcheltら、1996年;Hsiaら、1999年)プロモータが含まれる。それらマウスはよく研究され、導入遺伝子が発現される脳の領域及び時間枠について特徴が明らかにされている。二遺伝子マウスは、所望によりAD、PDまたはLBDによって最も達成される脳の領域においてhAPPまたはhα−シヌクレインのいずれかを過剰発現する2頭のマウスを交配することにより、容易に生成することができる。理想的には、交配されたマウスは、両方の導入遺伝子を発現する、どちらかの導入遺伝子を発現する、またはいずれの導入遺伝子をも発現しない同腹子を互いに比較できるように、導入遺伝子のただ一つのコピーを有する必要がある。導入遺伝子の過剰発現は、それらに限定されるものではないが、リボヌクレアーゼ保護アッセイ(RPA),ウエスタンブロット、免疫蛍光法、または他の分析法を含む当業者に周知の多数の方法のいずれかによって、検出することができ、そこにおいて、得られるシグナルは、非遺伝子組換え同腹子で見出されるマウスRNAまたはタンパク質とのバックグラウンド交差反応性を超えるものである。
【0024】
本発明の二遺伝子PDGF−β−α−シヌクレイン−PDGF−β−hAPPマウスは、年齢及び脳領域特異的な形で形態的にADにおいて見られる老年性プラークに類似の、細胞外アミロイドーシス及び神経原線維変化を示すことに加えて、適正にAβフラグメントにプロセッシングされたAPPを発現することが示されている。hα−シヌクレインの発現が、hAPPの発現を変えるようにはみえなかった。しかし、単一のhα−シヌクレインマウスに比べて、二遺伝子マウスにおいてhα−シヌクレインの広範な蓄積が存在した。
【0025】
PDGF−β−α−シヌクレイン−PDGF−β−hAPP二遺伝子マウスにおける機能的及び形態的な変化は、ADのレヴィ小体変異型に似ていた。二遺伝子マウスは、生理的かつ病理的特徴を生み出し、そして単一遺伝子組換えマウスに比べて、ヒトの病気状態により酷似して、運動機能を低下させた。両方の遺伝子の発現の組み合わせの効果は、相乗的である。それ以前には齧歯動物では観察されなかったがPD及びLBDの標準的な特徴である、線維α−シヌクレイン封入体の発生が見られた。シナプスの変性が単一遺伝子組換えマウスの両方で観察されていたが、二遺伝子マウスでは見られた、ニューロン細胞の死は観察されていなかった。二遺伝子マウスは、学習及び記憶において重篤な欠損を有し、運動欠損症が生じたとしても軽微なものを示すのみであるPDGF−β−α−シヌクレイン単一遺伝子組換えマウスより先に、運動欠陥が発生した。運動欠陥の発症は、PDGF−β−hAPPマウスで典型的に見られる12ヶ月ではなくて、二遺伝子マウスでは6ヶ月で始まった。二遺伝子マウスは、単一遺伝子組換え同腹子または非遺伝子組換え同腹子に比べて、コリン作動性ニューロン及びシナプス前末端の最も顕著な年齢依存性変性を示した。シナプス変性は単一遺伝子組換えマウスにおいて観察されたが、ニューロン細胞死は単一遺伝子組換え同腹子では観察されなかった。hAPP−α−シヌクレインマウスは同じく、大量のβ−アミロイドプラークを有し、そしてむしろより多数のα−シヌクレイン−免疫反応性ニューロン封入体を有した。超微細構造的に、これらの封入体は、しばしば、二重遺伝子組換えマウスにおいて線維状であるが、単一遺伝子組換えα−シヌクレインマウスでは不定形であった。これは、以前には、齧歯動物には存在しないと考えられていた線維状レヴィ小体様封入体の存在の最初の実証である。
【0026】
さらに、本発明は、α−シヌクレインとAPPとの組み合わせの、アミロイド生成及び神経変性に対する生体内での効果を評価する方法である。病気の発生及び進行におけるタンパク質の効果の評価は、機能的、病理的、または生化学的アッセイにより、理想的には、α−シヌクレインまたはhAPPのいずれかに対する単一の導入遺伝子のみを有するかあるいは導入遺伝子を有しない同腹子と比較して、評価しうる。二遺伝子α−シヌクレイン−hAPPマウスでの研究は、hα−シヌクレイン及びhAPP/Aβが脳の統合性及び機能に対して明確な、そして重複する病原性の効果を有することを示している。hα−シヌクレインは脳におけるAβ依存性の神経プラークの発生または全体としてのAβ含有量に影響を与えないが、特定の脳の領域において、hAPP/Aβ依存性の認識欠如及び神経変性を悪化させる。これらの知見は、hα−シヌクレインがプラーク非依存性メカニズムを通してAβの毒性を増強できることを示している。それらは、ADのレヴィ小体変異を持つ人々は、純粋なADを持つ人々よりも、急激な認知減退を有することが示唆される、臨床所見とよく相関している。hAPP/Aβの過剰発現は、今度は、遺伝子組換えマウスにおいてhα−シヌクレインのニューロン内蓄積を促進し、運動欠陥の発生を加速した。Aβとhα−シヌクレインとの間のこれら病原性相互作用の観点から、Aβまたはhα−シヌクレインの蓄積を阻止することを目的とする医薬は、以前に予期されていたよりも広いスペクトルの神経変性障害に利益をもたらすことになるであろう。さらに、二遺伝子マウスは患者に対して有用である介入の可能性についてのよりよい予見モデルを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
詳細な説明及び好ましい態様
α−シヌクレインまたはAPPの変化した発現及びプロセッシングがAD、PD及びLBDのような神経変性障害をもたらすメカニズムは多少不明のままである。異常なタンパク質凝集がこれらの障害における共通の特徴であり、そして完全長α−シヌクレインまたはそのタンパク質フラグメントのいずれか及びAβがこれらのタンパク質凝集体の主な成分であることが一般に理解されている。多くの病的状態において、多重変化が完全な病状の発生に必要である。APPまたはα−シヌクレインのいずれかに単一の変異を持つ動物モデルは、AD、PDまたはLBDの正確なモデルをもたらしていない。しかしながら、二遺伝子PDGF−β−α−シヌクレイン−PDGF−β−hAPPマウスは、単一遺伝子組換え動物のいずれにおいても以前には観察されなかったこれらの病気の特徴を示す。両方のタンパク質を発現することによって、病気の正確なモデルが得られる。異なるレベルの各々のタンパク質を発現するマウスの使用により、病気の発生及び重篤度の割合が異なる種々のモデルを得ることができる。これらは、ヒトにおいて見られる差異の模倣であろう。
【0028】
hAPPまたはα−シヌクレインを発現する遺伝子組換えマウスは、低発現系統及び高発現系統の二つの一般的カテゴリーに分けることができる。この分類はさらに変異タンパク質よりも低毒性である野生型タンパク質を発現するマウスに再分割できる。例えば、APPを発現するすべてのマウスは、最終的には、いくらかのプラークといくらかの病気を発生するだろう。しかしながら、プラークの発生及び生じる病気の速度は、aa670/671でのスウェーデン二重変異を発現するマウスで最も速いだろう。aa717での単一変異でのhAPPの発現は、年齢が合致した動物においてより少ないプラークで病気をもたらすであろう。同様に、異なる変異及びプロモータは、α−シヌクレイン遺伝子組換えマウスにおいて病気の種々の重篤度を示すことになろう。Thy−1プロモータの制御下でhα−シヌクレインを発現するマウスは、視床、基底核、黒質及び脳幹を含む、脳全体にシナプス及びニューロン中にタンパク質を蓄積する。PDGF−βの制御下でα−シヌクレインを発現するマウスの1系統は、神経皮質のより深い層中のニューロンの封入体中と同様に、新皮質、辺縁系及び嗅覚部におけるシナプス中にタンパク質を蓄積する。他の系統は、多重系萎縮を模倣して、グリア細胞中でのα−シヌクレイン発現を示した。
【0029】
単一遺伝子組換えマウスにおいて見られなかった病態を生じさせるべくタンパク質が相乗的に働くためには、同一の脳領域でそれらのタンパク質を発現させるマウスの系統を番にする必要がある。Aβ1−42の産生は、明らかに、二遺伝子マウスにおけるLBD様状態の発生における駆動力である。hAPPの発現は、hα−シヌクレインの蓄積を増大させる。それはまた、病気の重篤度を増し、そしてhα−シヌクレイン遺伝子組換えマウスにおいて早い年齢での病気の発症をもたらす。明白な病気を持たないhα−シヌクレイン遺伝子組換えマウスは、APPのアミロイド生成バージョンを発現する遺伝子組換えマウスと交配すると、病気を発生させる。明白な病気を持たないhα−シヌクレインマウスとhAPPの非アミロイド生成バージョンを発現する遺伝子組換えマウスとの交配は、病気の発生プロセスを悪化させない。AD、PD及びLBDの自然発生形は、相対的に緩慢な発症を有し、低レベルの変異タンパク質発現を示唆しているので、有意な病気を示さない二つの系統の交配だけでは、ヒトでしばしば見られる病気の自然発生的発症に対するモデルを提供しない。同様に、α−シヌクレインよりも早期にAPPを発現する遺伝子組換え動物は、後で痴呆になるAD患者を模倣する。両方のタンパク質を低レベルで発現する遺伝子組換え動物は、AD、PD及びLBDでは遅い、それらの病気の自然発生的発症を模倣する。発現の脳領域はまた、特定の遺伝子組換え系統を交配するという動機を与える。例えば、LBDにおいて最も重篤にもたらされる脳の領域においてhAPPとhα−シヌクレインを発現するマウスは、LBDに対するモデルを与えるために交配させることができた。
【0030】
存在する遺伝子組換えマウスは、タンパク質発現のレベルと脳領域、症状の発生する年齢、神経障害及びバックグラウンド系統の効果等の基準に基づいて選択される。多数の表現型をもたらすことができるマウス胚に構築物を挿入することにより発生させられた遺伝子組換えマウスとは異なり、本発明のマウスは、周知の特徴を持つマウスの組み合わせによって生み出された二遺伝子マウスである。モデルは、上で列挙した中の基準に基づいて、対象の病気に最もよく適合するようにデザインされる。一つのタンパク質の発現は、他の発現によって妨害されない。hAPPの共発現によるα−シヌクレインの病態の悪化は知られていない。当業者は、対象の病気の状態を最も近く模倣する二遺伝子系統を作成するために、マウスの既知系統の組み合わせにおいて合理的な決定をなしうる。
【実施例1】
【0031】
遺伝子組換えα−シヌクレイン及びhAPPマウスの創出。遺伝子組換えマウスは、Lederらに発行された米国特許第4,736,866号に記載され、B.Hoganら(1986年)によって提供された、マイクロインジェクション法を用いて、当業界で日常的に作製されている。Jolicoeurに発行された米国特許第5,574,206号では特に、機能的HIV遺伝子を有する遺伝子組換えマウスの作成及びHIV介在疾病のモデリング及び研究におけるそれらの使用が記載されている。これらの文献は、ここに引用して援用する。
【実施例2】
【0032】
hα−シヌクレイン及びhAPPの生体内での共発現。hα−シヌクレイン(Masliahら、2000年)またはFAD−変異hAPP(Muckeら、2000年)のニューロン発現がPDGFβ鎖プロモータにより導かれる遺伝子組換えマウスは記載されている。さらに、本出願に記載のものを含めて多数の他のAPPマウスが記載されているが、それらに限定されるものではない。高レベルのニューロン性hα−シヌクレイン(系統D)またはAβ(系統J9)産生系統が選択された。これらの系統からの異型接合hα−シヌクレインと異型接合hAPPマウスの間での交配は、4群の同腹子:hα−シヌクレインマウス(n=26)、hAPPマウス(n=32)、hα−シヌクレイン/hAPPマウス(n=21)、及び非遺伝子組換え対照(n=31)を与えた。脳での導入遺伝子由来のmRNAのレベルは、単一遺伝子組換えマウス及び二重遺伝子組換えマウスにおいて同様であり、hα−シヌクレイン及びhAPPの共発現は導入遺伝子発現を変えないことを示した(図2)。タンパク質レベルにおいて、hα−シヌクレインの発現は、二重遺伝子組換えマウスでのhAPP発現に影響を与えなかった。しかしながら、脳のhα−シヌクレインレベルは、hα−シヌクレインマウスよりもhα−シヌクレイン/hAPPマウスにおいてより高い傾向があり、Aβのhα−シヌクレイン蓄積への効果を反映していると思われる。
【実施例3】
【0033】
二遺伝子マウスにおけるヒトα−シヌクレインの過剰発現はアルツハイマー病様の神経病態を悪化させる。α−シヌクレインとNACの両方はアルツハイマー病の生体外モデルにおいて形成されるプラークの統合成分であることが立証されている。これらの分子が生体内で、特にPDAPP二遺伝子マウスモデルで、アミロイド生成にどのように寄与しているかを確定するために、得られた二遺伝子マウスからの脳切片をギ酸で処理し、α−シヌクレイン及びNACに対する抗体で免疫染色した。結果の解析から、アルツハイマー病の生体外モデルとして、PDAPP二遺伝子マウスにおいて、NACがアミロイドコアに存在し、一方α−シヌクレインはジストロフィーの神経突起で見出されることが確認される。さらに、α−シヌクレインを過剰発現するPDAPP二遺伝子マウスの神経病理学的検討から、アミロイド沈着の増加を伴う新皮質及び海馬における広範囲にわたる星状グリオーシスが解明され、α−シヌクレインの発現増加がアミロイド生成に関連する神経変性状態の病原性に重要な役割を果たすことが再度確認された。したがって、α−シヌクレインは生体内プラーク形成にきわめて重要であり、それ自体で、アルツハイマー病及びアミロイド生成を含んでいる他の神経変性状態の生体内治療に有用な抗アミロイド生成化合物の設計に対する合理的なターゲットを構成することが、最終的に実証された。
【実施例4】
【0034】
hα−シヌクレイン/hAPPマウスにおける神経欠損。運動欠陥は回転棒試験で評価された(図1)。以前の観察と一致して、hα−シヌクレインマウスは年齢依存性運動欠陥を生じた。月齢6ヶ月で、hα−シヌクレイン/hAPPマウスは既に非遺伝子組換え対照に対して欠損を示したが(反復測定ANOVAによると、P<0.03)、hα−シヌクレインマウスは依然として正常に実行した。月齢12ヶ月で、hα−シヌクレインマウスとhα−シヌクレイン/hAPPマウスの両方が、非遺伝子組換え対照(反復測定ANOVAによると、P<0.001)に比較して、この試験で欠損を示した。hAPPマウスは、いずれの年齢でも、有意な運動欠陥を有しなかった。運動欠陥の重篤度は、6月齢のhα−シヌクレイン/hAPPマウスと12月齢のhα−シヌクレインマウス及びhα−シヌクレイン/hAPPマウスで同様であり、hAPP/Aβがhα−シヌクレイン依存性運動欠陥の発生を促進することを示唆している。
【0035】
PDGF−hAPPマウスは、以前から認知欠損を発生することが示されている。hα−シヌクレイン及びhAPP/Aβの空間学習及び記憶に対する効果を確定するために、マウスを水迷路試験(Morris、1984年)で評価した。目標のプラットフォームが目に見えるセッションでは、すべての群のマウスは等しくうまくプラットフォームを探し出すことができ、hα−シヌクレイン/hAPPの運動欠陥は、水迷路試験において正常な動作を妨げないことを示していた。プラットフォームが隠されたセッションでは、マウスは、迷路外の見える手掛かりとプラットフォームとの空間的関係の記憶を用い、沈んだプラットフォームを探し出さなければならない。これらのセッションでは、hα−シヌクレイン/hAPPマウスは、最も有意な学習欠損を示し、一方、hα−シヌクレインマウスと非遺伝子組換え対照は正常に実行した。hAPPマウスは、隠されたプラットフォームのセッションで、hα−シヌクレイン/hAPPマウスよりも良好に実行する傾向があったが、その差は、統計的に有意ではなかった。その間にプラットフォームを移動する精査試験は、空間記憶保持力の推定尺度を提供する。精査試験では、hα−シヌクレイン/hAPPマウス及びhAPPマウスは、非遺伝子組換え対照よりも目的の象限への有意により少ない実行を示して記憶保持力の障害を示唆したが、一方、hα−シヌクレインマウスに障害性はなかった。
【0036】
これらの結果は、hα−シヌクレイン/hAPPマウスの運動欠陥は主にhα−シヌクレインにより引き起こされるが、空間学習及び記憶における欠損は、主にhAPP/Aβにより引き起こされることを示している。hα−シヌクレイン及びhAPPの同様の効果は、同じく運動欠陥及び認知欠損が組み合わさった、レヴィ小体病の原因となるだろう。
【実施例5】
【0037】
年齢依存性神経変性。マイネルト基底核におけるコリン作動性ニューロンの変性は、齧歯動物における水迷路試験での重大な獲得欠損をもたらす。それはまた、AD及びレヴィ小体病における認知減退の潜在的に重要な決定因子である。コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)は、アセチルコリンの合成に介在し、コリン作動性ニューロンのマーカーとして役立つ。遺伝子組換えモデル(n=12〜13頭/遺伝子型、月齢範囲:4〜20ヶ月)の基底核中のChAT免疫反応性ニューロンの密度を測定した。hα−シヌクレイン/hAPPマウスでは、単純な回帰分析から、加齢とコリン作動性ニューロンの数との間の高い有意な逆相関関係が見出された(R=0.828、P=0.0005)。そのような相関関係への傾向は、hα−シヌクレインマウス(R=0.538、P=0.071)及びhAPPマウス(R=0.511、P=0.089)においても存在するが、非遺伝子組換え対照(R=0.127、P=0.695)においては存在しない。コリン作動性ニューロンの最大の損失は、hα−シヌクレイン/hAPPマウスにおいて観察され、その一方では、より穏やかな損失が加齢hAPPマウスで見出された。これらの結果は、コリン作動性欠損はADのレヴィ小体変異型を持つヒトの場合に、純粋なADを持つ場合よりも重篤であるという所見と一致する。hα−シヌクレイン/hAPPマウス及びhAPPマウスは同様に、尾状核/被殻でのコリン作動性ニューロンの有意な損失を有し、これはレヴィ小体を持つまたは持たないAD患者の尾状核でのChAT活性の減少と一致する。
【0038】
ADまたはADのレヴィ小体変異型を持つ人々は、典型的に新皮質中の有意なシナプス損失をも生じ、それがシナプトフィシンの免疫反応性の低下に反映する。4〜20ヶ月齢のマウス(n=15〜19/遺伝子型)の新皮質中の、定められたシグナル強度のシナプトフィシン免疫活性シナプス前終末(SIPT)を測定した。hAPPマウス(R=0.744、P=0.0006)及びhα−シヌクレイン/hAPPマウス(R=0.524、P=0.021)において、加齢と新皮質SIPTレベルとの間に有意な逆相関関係があったが、hα−シヌクレインマウス(R=0.479、P=0.071)または非遺伝子組換え対照(R=0.151、P=0.564)においてはなかった。月齢20ヶ月では、新皮質におけるSIPTレベル(占有面積%、平均±SD、n=3〜4頭/遺伝子型)は、非遺伝子組換え対照(25.6±0.9)において最も高く、hα−シヌクレイン/hAPPマウス(18.3±4.8、チューキー・クレーマー検定でp<0.05)において最も低く、hAPPマウス(20.9±1.7)及びhα−シヌクレインマウス(23±0.9)に対する値は中間に位置した。対照的に、尾部/被殻でのSIPTレベルは、20ヶ月齢(平均±SD、n=3〜4頭/遺伝子型)では、非遺伝子組換えマウス(27.1±1.5)及びhAPPマウス(25.1±3.6)において正常であるが、hα−シヌクレインマウス(21.0±0.9)及びhα−シヌクレイン/hAPPマウス(20.1±1.7)(チューキー・クレーマー検定で非遺伝子組換え対照に対してP<0.05)において減少した。
【0039】
これらの結果は、hα−シヌクレイン/hAPPマウスにおけるコリン作動性ニューロンの年齢依存性の損失は、基底核においていくつかの付加的効果を有するhα−シヌクレインと共に、主にhAPP/Aβに依存することを示唆している。これらのマウスの新皮質でのSIPTの年齢依存性の損失は、hα−シヌクレインの少しの寄与と共に、主としてhAPP/Aβにもよるものであるのに対して、基底核におけるSIPTの損失は、ほとんど全くhα−シヌクレインによるものである。
【実施例6】
【0040】
Aβはhα−シヌクレインの蓄積を助長する。ニューロン内でのhα−シヌクレインの蓄積は、ADのレヴィ小体変異型を含む、レヴィ小体病の特徴である。hα−シヌクレイン単一遺伝子組換えマウスのニューロン中におけるhα−シヌクレインの年齢依存性蓄積は、既に観察されている(Masliah、2000年)。月齢4〜20ヶ月の間で、新皮質中でのニューロンの封入体の数は、hα−シヌクレイン/hAPPマウスにおいて、年齢が合致するhα−シヌクレインマウスよりも平均して1.6倍高かった(mmあたり15.3±1.1対9.5±0.9、平均±SEM、不対両側スチューデントt検定でP=0.0002、n=28〜32頭/遺伝子型)。これは12月齢のマウスで例証される。封入体の数は、hα−シヌクレインマウス及びhα−シヌクレイン/hAPPマウスの両方で加齢と共に増加した。これらの結果は、hAPP/Aβがニューロンでのhα−シヌクレインの蓄積を促進することを示している。
【0041】
超構造解析により、hα−シヌクレインマウスにおけるすべてのニューロン内封入体は非晶質で電子稠密なのに対し、hα−シヌクレイン/hAPPにおけるニューロン内封入体の多くは線維状で、典型的に線維状要素を含むヒトの病気でのレヴィ小体との類似性が増していた。ニューロン細胞質中の線維状の封入体は、hα−シヌクレイン/hAPPマウスの脳切片が抗hα−シヌクレインまたは抗Aβを用いた免疫金電子顕微鏡による分析において、金粒子で装飾された。これらの結果は、Aβが直接的な相互作用によって、hα−シヌクレインの生体内線維化を促進することを示唆している。さらに、この可能性を支持して、Aβ−免疫反応性顆粒状沈着物が、hα−シヌクレイン/hAPPマウスにおけるhα−シヌクレイン−陽性ニューロン内封入体中で共焦点顕微鏡分析により検出された。
【0042】
hα−シヌクレイン/hAPPマウスにおいて観察された変化が本当にAβとhα−シヌクレインとの間の病原性相互作用から生じたものであるかどうかをさらに評価するために、生体内分析を二つの生体外モデルに拡張した。無細胞系では、新たに溶解した場合と想定される凝集した(加齢)場合の両方のヒトAβ1−42が、以前の観察と一致して、hα−シヌクレインの高分子量ポリマーの生成を強く促進した。対照的に、より線維質の少ないAβ1−40はhα−シヌクレインの生体外での凝集に影響を及ぼさなかった。明らかに、Aβ1−42とAβ1−40はまた、培養培地に加えたときに、ニューロンの細胞培養において、α−シヌクレインの細胞内蓄積に対するそれらの効果が異なっていた。Aβ1−42はα−シヌクレインの細胞内蓄積を強く増大させたが、Aβ1−40は増大させなかった。
【0043】
小胞体及び中間コンパートメント内でのAβ1−42の過剰産生は、その蓄積を促進するhα−シヌクレインのプロセッシングを妨害しうる。しかしながら、細胞培養データは、Aβ1−42への細胞外暴露は、hα−シヌクレインの細胞内蓄積を誘起するのに十分なのに対し、Aβ1−40への暴露はそうではないことを示している。この意味において、細胞の細胞外Aβ1−42へのインキュベーションは、リソソーム膜の完全性を乱すのに対し、Aβ1−40への細胞のインキュベーションではそうならないことは興味深い。また、溶解性hα−シヌクレインと平面状脂質二重層との会合は、広範な二重層の崩壊をもたらす。Aβ1−42とhα−シヌクレインとの組み合わせ作用は、エンドソーム−リソソーム膜の漏れを招き、細胞基質でのAβ1−42とhα−シヌクレインとの間での直接的な相互作用を可能にする。そのような相互作用は、hα−シヌクレインの細胞内蓄積を促進する。Aβ1−42のhα−シヌクレインに対するこの効果には、おそらく、これらの分子間の直接的な線維質相互作用で、あるいはフリーラジカルによって仲介される。Aβは酸化的ストレスを与え、研究により、hα−シヌクレインの酸化的架橋がレヴィ小体の形成に寄与することを示された(Hashimotoら、1999年;Leeら、2000年)。
【0044】
hα−シヌクレイン−関連病態におけるhAPP/Aβの顕著な効果とは対照的に、hα−シヌクレイン発現は、Aβからプラークへの細胞外沈着、あるいは8−、12−及び20−月齢のhα−シヌクレイン/hAPPマウスにおけるプラーク関連神経突起ジストロフィーの発生を、年齢が合致したhAPPマウス(1遺伝型及び月齢あたり、n=3〜4頭)と比べて有意には変えなかった。12月齢のhAPP及びhα−シヌクレイン/hAPPマウスは、ELISA(mg/g脳半球、平均±SD,n=4〜11頭/遺伝子型)により測定では、類似の大脳レベルのAβ1−40(4.3±0.88対4.6±0.6)及びAβ1−42(248±48対275±41)を有していた。
【実施例7】
【0045】
脳半球からあるいは切開した脳領域からの全RNAを単離し、その後、溶液ハイブリダイゼーションRNアーゼ保護アッセイで分析し、そしてアクリルアミド/尿素/トリス/ホウ酸塩/EDTAゲル上で分離した(図2)。レーンUは、α−シヌクレイン遺伝子(α−syn)、Aβ前駆体遺伝子(APP)及びアクチン(actin)の未消化転写物を表す。図の右手側の注記は、消化試料のサイズを示す。試料レーンは、3つの別々のマウスの分析を表し、それぞれ、非Tg、非遺伝子組換えマウス(すなわち、対照);Thy1−hAPPtg、マウス(m)Thy−1遺伝子の調節制御下でヒト(h)APP751cDNAを発現する遺伝子組換えマウス;Thy1−α−syn’tg、マウス(m)Thy−1遺伝子の調節制御下でヒトα−シヌクレインを発現する遺伝子組換えマウス;ならびに二重tg、マウス(m)Thy−1遺伝子の調節制御下でヒト(h)APP751及びα−シヌクレイン遺伝子の両方を含む遺伝子組換えマウスである。
【実施例8】
【0046】
hα−シヌクレインまたはPDAPP−J9Mtgマウスとmα−またはmβ−シヌクレインKOマウスとの交雑育種。二遺伝子マウスにおいてα−シヌクレインの欠失がAβ沈着の抑制をもたらす一方、β−シヌクレインの欠失がAβ沈着を刺激することをさらに確認するために、α−シヌクレインまたはβ−シヌクレインの欠失をコードする遺伝子を有するノックアウト(KO)マウス(Lexicon Genetics Inc.,The Woodlands,テキサス州)を異型接合PDAPP−J9Mtgマウスと交配した。以下の系統が作成された:1)(PDAPP−/−;mα−syn+/+)、2)(PDAPP−/−;mα−syn+/−)、3)(PDAPP+/−;mα−syn+/+)、4)(PDAPP+/−;mα−syn+/−)、及び5)(PDAPP−/−;mα−syn−/−)。マウス遺伝子型は末端DNAを用いてPCRにより決定した。続いて、その(PDAPP+/−;mα−syn+/−)を交雑させ、以下の子孫を産出した:1)(PDAPP+/+;mα−syn+/+)、2)(PDAPP+/+;mα−syn+/−)、及び3)(PDAPP+/+;mα−syn−/−)。同じ交配プロトコルを、二遺伝子hα−シヌクレインまたはPDAPP−J9M及びmβ−シヌクレインKOマウス作成のために続けた。
【0047】
アミロイド沈着に対するα−シヌクレインとβ−シヌクレインの影響は、先の実施例で用いた同一の回転棒及び神経病理学的分析を用いて、同型接合KOマウス(PDAPP+/+;mα−syn−/−)及びシヌクレインについて半接合のマウス(PDAPP+/+;mα−syn+/−)の両方で評価した。
【実施例9】
【0048】
hα−シヌクレインまたはPDAPP−J9Mtgマウスとhβ−シヌクレインを過剰発現するマウスとの交雑育種。その内容をここに引用して援用する、標準的な交雑育種プロトコル(Muckeら、1995年)に従い、高発現異型接合β−シヌクレインマウスを異型接合α−シヌクレインまたはPDAPP−J9Mtgマウスと交配して、1)非tg同腹子(PDAPP−/−;hα−またはβsyn−/−)、2)二遺伝子(PDAPP+/−及びhβ−シヌクレイン+/−)、3)二遺伝子(hα−シヌクレイン+/−及びhβ−シヌクレイン+/−)、4)単一tg hAPP、及び5)単一tg hα−シヌクレインまたはβ−シヌクレインの発生がもたらされた。マウスの遺伝子型は末端DNAを用いてPCRにより決定した。
【0049】
回転棒に処されたとき、α−シヌクレインtgマウスの原系統は運動欠陥を示したため、二遺伝子交配体は同様の方法で評価した。回転棒行動の解析から、β−シヌクレインの過剰発現は、α−シヌクレインtgマウスにおける運動欠陥を減少させることが明らかとなった。続いての神経病理学的解析から、β−シヌクレインの過剰発現は、ニューロンの封入体の減少をもたらすことが示された。β−シヌクレインの過剰発現は、また、α−シヌクレインtgマウスにおけるニューロン損失の減少をもたらすことが示された。これらの結果はさらに、β−シヌクレインは生体内で活性であること、ならびにそれは抗パーキンソン及び抗アルツハイマー治療薬として可能性のある物質を構成することを確認するものである。
【0050】
hα−シヌクレイン/hAPP二遺伝子マウスは、認知及び運動変性、コリン作動性ニューロン及びSIPTの損失、広範なアミロイドプラーク、ならびにhα−シヌクレイン免疫反応性ニューロン内線維状封入体を有する。これらすべての特徴は、ADのレヴィ小体変異型においても見出される。集合的には、レヴィ小体病は、ADのみを除いて第2位の、一般的な神経変性疾患である。それらは、PD,広汎性レヴィ小体病、及びADのレヴィ小体変異型を含む、異種構造群の病気を含んでなる。レヴィ小体病の患者は、典型的には、レヴィ小体、パーキンソン症候群及び認知損傷を有する。ADを持つ患者の約25%が、明らかなパーキンソン症候群を発生し、そしてhα−シヌクレイン免疫反応性レヴィ小体様封入体が、早発性ADと関連するダウン症候群におけると同様に、散発性AD及びFADの大部分の場合に発生する。また、レヴィ小体はhAPPを含む。これらの関連性は、hAPP/Aβがレヴィ小体の形成及びレヴィ小体病の発生において、ある役割を果たしていることを示している。
【0051】
hAPP/hα−シヌクレインマウスでの研究は、hα−シヌクレイン及びhAPP/Abが、脳の完全性及び機能に対して、集中的であるだけでなく明確な、病原性効果を持つことを示している。hα−シヌクレインはAβ依存性の神経炎プラークの発生または脳におけるAβ含有量全体には影響を与えないが、hAPP/Aβ依存性認知欠損及び特定の脳領域において神経変性を悪化させた。これらの知見は、hα−シヌクレインがプラーク非依存性メカニズムを通して、Aβの毒性を増強することを示している。これらのデータは、ADのレヴィ小体変異型をもつ人々は純粋なADをもつ人々よりも急速に認知減退を示すということを示唆する臨床所見を説明するものである。hAPP/Aβの過剰発現は次に、遺伝子組換えマウスにおいてhα−シヌクレインのニューロン内蓄積を促進し、運動欠陥の発生を加速した。これらの効果は、Aβまたは他のhAPP産物により仲介されることが最もありうることであり、生体外での研究は、Aβがその犯人であることを示している。Aβとhα−シヌクレインの間のこれら病原性相互作用の観点から、Abまたはhα−シヌクレインの蓄積の阻止を目的とする薬剤が、以前に予期されていたよりも広範囲の神経変性疾患に利益をもたらすであろう。
【0052】
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(実施例3中)Muckeら.1995年,J.Exp.Med.181:1551−6.
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】回転棒におけるhSYN及びhAPPtgマウスでの運動欠陥の性質決定。非遺伝子組換え同腹子に比べて、単一tghSYNマウスは有意な運動欠陥を示した。同様に、二遺伝子hSYN/hAPPマウスは、単一tghSYNマウスと同様に、機能障害のレベルを示した。hAPPのみを発現するマウスは、非tg対照と違いがなかった。1遺伝子型あたりN=6〜8。月齢12ヶ月。
【図2】遺伝子組換え及び非遺伝子組換えマウスの脳からの全RNAのRNアーゼ保護アッセイ。レーンUは、未消化転写物を示す。図の右手側の注記は、消化試料のサイズを示す。試料レーンは、3つの別々のマウスの分析を表し、それぞれ、非Tg、非遺伝子組換えマウス(すなわち、対照);Thy1−hAPPtg、遺伝子組換えマウス;Thy1−α−syn’tg、遺伝子組換えマウス;ならびに二重tg、ヒト(h)APP751及びα−シヌクレイン遺伝子の両方を含む遺伝子組換えマウスである。
【Technical field】
[0001]
(Field of the invention)
The present invention relates to transgenic mice used in the study of neurodegenerative diseases.
[0002]
(Government interests)
This invention was made with government support from the National Institutes of Health under grant number AG10869.
[Background Art]
[0003]
(background)
Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD) and Lewy body disease (LBD) are the most common neurodegenerative disorders in the elderly. Although their outbreaks continue to increase and cause significant social health problems, so far these diseases cannot be cured or prevented. Although there is a genetic component for these diseases, in most cases they occur spontaneously in the population without mutations. Nerve damage results from the formation of protein aggregates composed of proteins normally expressed in the brain. It is not known what converts non-toxic proteins into their toxic state.
[0004]
Recent epidemiological studies have demonstrated a close clinical relationship between AD and PD, with about 30% of Alzheimer's disease patients also having PD. Compared to other elderly populations, AD patients generally develop comorbid PD. In addition, PD patients with dementia usually develop classic AD.
[0005]
Although each neurodegenerative disease appears to be biased in specific brain regions and cell populations, resulting in a distinct pathology, PD, AD and LBD also share common features. Patients with familial AD, Down syndrome and sporadic AD grow Lewy bodies on the amygdala, a typical neuropathological feature of PD. In addition, each disease is associated with degeneration of neurons, synaptic connections and ultimately cell death in neurons, loss of neurotransmitters, and abnormalities in abnormally folded proteins whose precursors are involved in normal central nervous system function. Related to the accumulation.
[0006]
Biochemical studies have confirmed a link between AD, PD and LBD. The central component of Lewy bodies is α-synuclein, also known as NACP (non-amyloid component precursor). The proteolytic fragment of NACP, known as NAC, is an important component of amyloid plaque in AD. This suggests that α-synuclein plays a role in the pathogenesis of both AD and PD.
[0007]
These findings have led to the development of a new classification of a neurodegenerative disorder called Lewy body disease (LBD). LBD patients are characterized by dementia, Parkinson's syndrome, mental changes, deposition of amyloid, the formation of Lewy bodies (LB) with fibrous features. LB is a hallmark of PD and LBD pathology. While there are some animal models that mimic certain aspects of AD and other animal models that mimic certain aspects of PD, there are no models that combine the characteristics of AD and PD, such as those found in LBD.
[0008]
The neuritic plaques that are characteristic of the typical pathology of AD are mainly Aβ, a 39-43 amino acid (aa) proteolytic product of Alzheimer's amyloid precursor protein (APP), and 35 aa proteolytic fragments of the NACP protein. NAC. Both Aβ and NAC were first identified in amyloid plaques as proteolytic fragments of their full-length proteins, for which full-length cDNAs have been identified and cloned. The cloning of APP (Kang et al., 1987) has led to a surge in research, in which a number of mutations in AD have been found, K670N / M671L (Swedish mutation), V717I (London mutation), Familial forms including V717F (Indiana mutation), presenilin 1 and presinilin 2 have been associated. (Note: mutations are indicated by the wild-type amino acid, the number of the amino acid in which the mutation was found, and the amino acid found in the mutant form of the protein). These mutations cause the processing of APP to alter Aβ, which tends to form pathogenic aggregates.1-42It will change to proteolytic fragment preference. However, such mutations cannot account for the majority of Alzheimer's patients whose disease occurs spontaneously.
[0009]
APP is highly expressed in synapses in normal conditions, is well conserved across species, and is involved in neural flexibility, learning, and memory. APP has three alternative splicing variants in which exons 7 and 8 (hAPP695), exon 8 (hAPP751) or no exons (hAPP770) have been spliced from full-length transcripts. Although the proportions of the three types differ between regions of the brain and between normal and diseased states, a clear pattern of normal and abnormal has not been determined (Rockenstein et al., 1995). It is not known what regulates the different splicing of transcripts, but evidence suggests that splicing in neurons can be regulated by factors that affect neuronal differentiation and activity. In addition, APP is normally under the proteolytic fragment Aβ39-43Is processed. Diseases are caused by proteolytic fragments, especially aggregates (ie, Aβ1-42) Can be initiated but due to an imbalance in the production of fragments that is biased towards overproduction.
[0010]
α-Synuclein is part of a large family of proteins including β- and γ-synuclein and sinoretin. Like APP, α-synuclein is expressed in synapses in the normal state and is thought to play a role in neural flexibility, learning, and memory. Mutations in human (h) α-synuclein that promote aggregation of α-synuclein have been identified (A30P and A53T), and they have been implicated in the rare form of the autosomal dominant form of PD. The mechanism by which these mutations increase the tendency of α-synuclein to aggregate is unknown.
[0011]
Many cases of AD and PD occur spontaneously, despite the fact that numerous mutations can be found in APP and α-synuclein in the population. The most common sporadic forms of these diseases are associated with abnormal accumulation of Aβ and α-synuclein, respectively. However, the reasons for the excessive accumulation of these proteins are unknown. Aβ is secreted from neurons and accumulates in extracellular amyloid plaques. In addition, Aβ is detected inside neurons. Alpha-synuclein accumulates in inclusion bodies within neurons called Lewy bodies. Although the two proteins are typically found together in extracellular neural AD plaques, they are also sometimes found together in intracellular inclusions.
[0012]
The processing of non-toxic precursor proteins into their proteolytic products has been studied for analysis both in tissue culture systems and with purified proteins. Aggregates can form in neuronal cell cultures due to overexpression of α-synuclein. Overexpression of wild-type APP does not cause formation of extracellular protein aggregates in culture, but does cause overexpression of the Swedish mutation, which is the most pathogenic of APP mutations. Aggregates also form in cells overexpressing α-synuclein in response to oxidative stress in cell culture, suggesting that it is important in disease development. Furthermore, the purified Aβ and NAC peptide can form aggregates in vitro under the same temperature and pH conditions alone or as a mixture.
[0013]
Attempts to construct animal models for AD, PD and LBD have been disappointing. Initially, animals expressing the recombinant APP did not show extensive AD-type neuropathology (Kammesheidt et al., 1992; Lamb et al., 1993; Mucke et al., 1994; Higgins et al., 1995; Andraa et al. , 1996). This is probably due to low levels of protein expression. Games et al. (1995) were able to create transgenic mice exhibiting certain AD-type pathologies, because high levels of expression of mutant APP (V717F) driven by the PDGF-β promoter. Transgenic animals showed deposition of human Aβ in the hippocampus, corpus callosum and cerebral cortex, but not in other areas of the brain. Plaques were observed, but no neurofibrillary tangles. The authors stated that such a result was expected because neurofibrillary tangles were absent in rodents.
[0014]
Genetically engineered mice expressing the Swedish double mutation (670/671) or the Swedish mutation coupled to the London mutation (V717I) under the control of the Thy1 expression cassette have also been generated (Struchler-Pierrat et al., 1997). Year). The age of onset of plaques varied from 6 months to over 2 years in each mouse species and appeared to correlate well with protein expression levels. In animals with both Swedish and Indiana mutations, lower expression levels were required to induce disease-related pathological changes. However, none of the animals manifested the disease completely and accurately. Plaque formation with neuronal changes, dystrophic cholinergic fibers and inflammation was observed in hippocampus and neocortex, but not in other brain regions. In another study using transgenic mice expressing the Swedish mutation of APP under the PrP-promoter (Hsiao et al., 1996), the mice were found to have normal learning and memory at 3 months. However, the disorder appeared by 9 or 10 months. Plaques were observed in cortical and limbic regions in these transgenic mice and Aβ1-42 / 43A 14-fold increase was observed.
[0015]
1-42Is known to be one of the strong causative factors in AD, Mucke et al. (2000) describe a toxic fragment of APP, Aβ1-42Genetically engineered mice that expressed only E. coli were prepared. Aβ1-42Expression of the fragment was cytotoxic, but no plaque was formed and Aβ in the progression of AD1-42Suggests a plaque-independent role for.
[0016]
In addition, transgenic animals expressing APP have been found to exhibit various neurological abnormalities, including learning deficits, impaired behavior and seizures. Again, the severity of neuronal dysfunction appeared to be linked to APP protein expression levels. Differences can also be attributed to regions of the brain where APP is expressed due to differences in promoters, integration into the genome, and the like. Similar to the physiological symptoms, the neurological dysfunction in these animals was similar in some, but not all, of those seen in AD, PD and LBD. The lack of an animal model for the disease is clearly not due to lack of effort, but rather because it cannot elicit all the changes that occur in the disease state.
[0017]
The expression effect of the transgenic sequence also greatly depended on the strain of mouse in which the mutant gene was expressed. For example, the concentration of APP producing plaques in outbred transgenic lines was found to be lethal in inbred FVB / N or C57BL / 6J mice (Carlson et al., 1997). Lines of FVB / N mice that express sufficiently low levels of APP695 to survive have CNS disorders including neophobia, impaired spatial alternations, mainly with decreased cerebral glucose utilization and astrocytosis. (Hsiao et al., 1995). A similar syndrome is known to occur in about 20% of non-transgenic mice of the same species, suggesting that APP promotes a pre-existing tendency in the strain.
[0018]
Attempts have been made to generate a more accurate model of AD by crossing strains of transgenic mice to alter disease symptoms. Overexpression of the fibroblast growth factor 2 gene (FGF2) in transgenic mice overexpressing APP renders APP more lethal, but does not alter the symptoms seen. Holtzman et al. (2000) generated a large number of bigenic mice by mating transgenic mice expressing the V717F variant of APP with mice expressing various forms of apolipoprotein E (apoE). I let it. The ε4 allele of apo E was the first genetic risk factor identified for sporadic AD and late-onset familial AD (FAD) (Strittmatter et al., 1993). Subsequently, the ε3 allele of apo E was found to be a weaker risk factor for the disease. ApoE variants, especially the ε4 allele expression, along with the V717F variant version of APP in mice, increased the incidence of fibril deposition, neuronal plaques and neurodegeneration. Similar pathological features of AD were simply observed in old age in mice expressing only the V717F variant of APP. The combination of transgene expression did not change the observed pathology of the disease, but simply changed the time frame in which the pathology was observed. Expression of the V717F mutant version of APP in ApoE knockout mice did not result in neurodegeneration. This study shows a clear role for apoE in the pathology of AD, but did not provide a more accurate model of the disease than single transgenic mice.
[0019]
Transgenic mice expressing α-synuclein under the control of the PDGFβ promoter have also been created for use as models for PD and LBD (Masliah et al., 2000). Neuronal expression of α-synuclein resulted in a progressive accumulation of α-synuclein and the development of inclusions in neurons in the neocortex, hippocampus and substantia nigra. In addition, electron dense nuclear deposition and cytoplasmic encapsulation were observed. The mouse exhibited a dyskinesia associated with a dopaminergic terminal deletion in the basal ganglia. However, no amyloid plaques, fibrotic changes or cell death were observed.
[0020]
Numerous α-synuclein transgenic mice have also been generated. However, despite the use of both wild-type and mutant forms of α-synuclein (A30P and A53T), as well as different promoters (eg, PDGFβ, Thy-1), all mice were completely accurate in PD. Does not bring a simple model. Similar to various APP transgenic mice, differences were found in protein expression levels and expression positions depending on the promoter used and the insertion site of the transgene into the genome. For example, when expression from the hα-synuclein transgene was driven by the PDGFβ promoter, the expression pattern of hα-synuclein was most similar to that seen in normal brain or diffuse LBD. Expression of hα-synuclein using the Thy-1 promoter resulted in higher expression of the transgene in a pattern most similar to that seen in PD. Higher expression resulted in a more severe condition. Mice expressing a mutant version of hα-synuclein clearly demonstrated disease characteristics earlier than those expressing a wild-type version of the protein. In addition, neuronal dysfunction depends on the area of the brain where the protein is expressed.
[0021]
Disease states are often the result of multiple changes in an organism, rather than changes in the expression levels of a single protein or a single mutation in a gene. Although each of the transgenic animals described above has certain characteristics of AD, PD and / or LBD, none of them could provide a complete model for any disease. No single animal was found with neurofibrillary tangles, a typical indicator of AD. Recognition that the pathology and development of AD, PD and LBD overlap, emphasizes the need for animal models that exhibit a more complete set of disease states and clinical signs.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Means for Solving the Problems]
[0022]
(Summary of the Invention)
The present invention is a transgenic mouse model having a transgene for expressing human β-amyloid peptide or hAPP and hα-synuclein. The transgene can be a wild-type, mutant or truncated version of the gene. The transgene can be expressed under any of a number of promoters, including PDGF-β, Thy1 and prion (PrP) promoters. An intron, such as the SV40 intron, may be included in the transgene construct or promoter, and the promoter intron may be used, as in the case of the Thy1 promoter.
[0023]
The mice of the present invention are generated by crossing mice having a single gene for α-synuclein or hAPP. Applicants have generated a number of transgenic mouse strains that overexpress hα-synuclein (Masliah et al., 2000) and a large number of either wild-type or mutant hAPPs (Mucke et al., 2000) to produce AD, PD And the in vivo mechanism of amyloid production in LBD. Further, as referenced, there are numerous other hAPP transgenic mice available. Available mice include those that express APP under the control of the mouse or human Thy1 promoter (Andraa et al., 1996), PDGF-β promoters with or without the SV40 intron (Games et al., 1995), and PrP (Borchelt et al., 1996; Hsia et al., 1999). The mice have been well studied and characterized for the brain region and time frame in which the transgene is expressed. Bigenic mice can easily be generated by crossing two mice that overexpress either hAPP or hα-synuclein in the region of the brain that is best achieved by AD, PD or LBD, if desired. . Ideally, bred mice will have only the transgene so that litters that express both transgenes, express either transgene, or express neither transgene can be compared to each other. You need to have one copy. Overexpression of the transgene can be by any of a number of methods well known to those of skill in the art, including but not limited to ribonuclease protection assay (RPA), Western blot, immunofluorescence, or other assays. , Where the signal obtained is above background cross-reactivity with mouse RNA or protein found in non-transgenic littermates.
[0024]
The bigene PDGF-β-α-synuclein-PDGF-β-hAPP mice of the present invention have extracellular amyloidosis and neurogenesis similar to senescent plaques morphologically found in AD in an age and brain region specific manner. In addition to exhibiting fibrotic changes, it has been shown to express APP properly processed to Aβ fragments. Expression of hα-synuclein did not appear to alter hAPP expression. However, there was more extensive accumulation of hα-synuclein in bigenic mice compared to single hα-synuclein mice.
[0025]
Functional and morphological changes in PDGF-β-α-synuclein-PDGF-β-hAPP bigenic mice resembled Lewy body variants of AD. Bigenic mice produced physiological and pathological features and reduced motor function, more closely resembling human disease states, than single transgenic mice. The effect of the combination of the expression of both genes is synergistic. The development of fibrous α-synuclein inclusions, a feature not previously observed in rodents but a standard feature of PD and LBD, was seen. Synaptic degeneration was observed in both single transgenic mice, but no neuronal cell death was observed in bigenic mice. Bigenic mice have severe deficits in learning and memory, and PDGF-β-α-synuclein single transgenic mice, which show only minor if motor deficits occur, Motor deficits occurred. The onset of motor deficits began at 6 months in bigenic mice, rather than the 12 months typically seen in PDGF-β-hAPP mice. Bigenic mice exhibited the most pronounced age-dependent degeneration of cholinergic neurons and presynaptic terminals compared to single transgenic littermates or non-transgenic littermates. Synaptic degeneration was observed in single transgenic mice, but neuronal cell death was not observed in single transgenic littermates. The hAPP-α-synuclein mice also had large amounts of β-amyloid plaques and, rather, a larger number of α-synuclein-immunoreactive neuronal inclusions. Ultrastructurally, these inclusions were often fibrous in double transgenic mice, but amorphous in single transgenic α-synuclein mice. This is the first demonstration of the presence of filamentous Lewy body-like inclusions that were previously thought to be absent in rodents.
[0026]
Furthermore, the present invention is a method for evaluating the effect of a combination of α-synuclein and APP on amyloid production and neurodegeneration in vivo. Assessment of the effect of the protein on the development and progression of the disease can be determined by functional, pathological or biochemical assays, ideally with only a single transgene for either α-synuclein or hAPP or It can be evaluated in comparison with littermates without the transgene. Studies in the bigeneic α-synuclein-hAPP mouse have shown that hα-synuclein and hAPP / Aβ have distinct and overlapping pathogenic effects on brain integrity and function. Although hα-synuclein does not affect the development of Aβ-dependent neuronal plaques or overall Aβ content in the brain, it exacerbates hAPP / Aβ-dependent cognitive deficits and neurodegeneration in certain brain regions. These findings indicate that hα-synuclein can enhance Aβ toxicity through a plaque-independent mechanism. They correlate well with clinical findings, suggesting that people with Lewy body mutations in AD have more acute cognitive decline than people with pure AD. Overexpression of hAPP / Aβ in turn promoted intraneuronal accumulation of hα-synuclein in transgenic mice and accelerated the development of motor deficits. In view of these pathogenic interactions between Aβ and hα-synuclein, drugs aimed at blocking the accumulation of Aβ or hα-synuclein have a broader spectrum of neurodegenerative disorders than previously expected. It will bring benefits. In addition, bigenic mice provide a better predictive model for potential interventions that are useful for patients.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0027]
(Detailed description and preferred embodiments)
The mechanism by which altered expression and processing of α-synuclein or APP leads to neurodegenerative disorders such as AD, PD and LBD remains somewhat unknown. It is generally understood that abnormal protein aggregation is a common feature in these disorders, and that either full-length α-synuclein or its protein fragments and Aβ are the major components of these protein aggregates. In many pathological conditions, multiple changes are necessary for the development of a complete medical condition. Animal models with a single mutation in either APP or α-synuclein have not yielded accurate models of AD, PD or LBD. However, bigenic PDGF-β-α-synuclein-PDGF-β-hAPP mice exhibit characteristics of these diseases that were not previously observed in any of the single transgenic animals. By expressing both proteins, an accurate model of the disease is obtained. By using mice that express different levels of each protein, various models can be obtained that have different rates of disease incidence and severity. These would mimic the differences found in humans.
[0028]
Transgenic mice expressing hAPP or α-synuclein can be divided into two general categories: low-expressing strains and high-expressing strains. This classification can be further subdivided into mice expressing wild-type proteins that are less toxic than the mutant proteins. For example, all mice expressing APP will eventually develop some plaque and some disease. However, the rate of plaque development and resulting disease will be the fastest in mice expressing the Swedish double mutation at aa670 / 671. Expression of hAPP with a single mutation at aa717 will result in disease with fewer plaques in age-matched animals. Similarly, different mutations and promoters will show varying degrees of disease in α-synuclein transgenic mice. Mice expressing hα-synuclein under control of the Thy-1 promoter accumulate proteins in synapses and neurons throughout the brain, including the thalamus, basal ganglia, substantia nigra, and brain stem. One strain of mice expressing α-synuclein under the control of PDGF-β has proteins in synapses in the neocortex, limbic and olfactory as well as in inclusion bodies of neurons in the deeper layers of the neurocortex. To accumulate. Other lines showed α-synuclein expression in glial cells, mimicking multisystem atrophy.
[0029]
In order for proteins to work synergistically to produce conditions not seen in single transgenic mice, it is necessary to turn to a line of mice that express those proteins in the same brain region. Aβ1-42Production is clearly the driving force in the development of an LBD-like state in bigenic mice. Expression of hAPP increases accumulation of hα-synuclein. It also increases the severity of the disease and results in early onset of the disease in hα-synuclein transgenic mice. Hα-synuclein transgenic mice without overt disease develop disease when crossed with transgenic mice expressing an amyloidogenic version of APP. Mating of hα-synuclein mice without overt disease with transgenic mice expressing a non-amyloidogenic version of hAPP does not exacerbate the disease development process. The spontaneous forms of AD, PD and LBD have a relatively slow onset, suggesting low levels of mutant protein expression, so that crossing two strains without significant disease alone requires human It does not provide a model for the spontaneous onset of the disease that is often found. Similarly, transgenic animals expressing APP earlier than α-synuclein mimic AD patients who later develop dementia. Transgenic animals expressing low levels of both proteins mimic the spontaneous onset of their disease, slow in AD, PD and LBD. The brain region of expression also provides the incentive to cross certain transgenic lines. For example, mice expressing hAPP and hα-synuclein in the most severely affected brain regions in LBD could be bred to provide a model for LBD.
[0030]
Existing transgenic mice are selected based on criteria such as the level of protein expression and brain area, age at onset of symptoms, neuropathy and background strain effects, and the like. Unlike transgenic mice, which are generated by inserting the construct into a mouse embryo that can result in a large number of phenotypes, the mice of the present invention use two genes generated by a combination of mice with well-known characteristics. Mouse. The model is designed to best fit the disease of interest based on the criteria listed above. The expression of one protein is not disturbed by the other. The worsening of the pathology of α-synuclein due to co-expression of hAPP is not known. One skilled in the art can make rational decisions on combinations of known strains of mice to create a bigenic strain that most closely mimics the disease state of interest.
Embodiment 1
[0031]
Creation of transgenic α-synuclein and hAPP mice. Transgenic mice are described in U.S. Pat. No. 4,736,866 issued to Leder et al. It is routinely made in the art using the microinjection method provided by Hogan et al. (1986). U.S. Pat. No. 5,574,206 issued to Jolicoeur specifically describes the generation of transgenic mice with functional HIV genes and their use in modeling and studying HIV-mediated diseases. These documents are incorporated herein by reference.
Embodiment 2
[0032]
Co-expression of hα-synuclein and hAPP in vivo. Transgenic mice have been described in which neuronal expression of hα-synuclein (Masliah et al., 2000) or FAD-mutated hAPP (Mucke et al., 2000) is driven by the PDGF β chain promoter. In addition, a number of other APP mice have been described, including but not limited to those described in this application. High levels of neuronal hα-synuclein (line D) or Aβ (line J9) producing lines were selected. Mating between heterozygous hα-synuclein and heterozygous hAPP mice from these lines resulted in four groups of littermates: hα-synuclein mice (n = 26), hAPP mice (n = 32), hα-synuclein / hAPP mice (n = 21) and non-transgenic controls (n = 31) were given. Levels of transgene-derived mRNA in the brain were similar in single transgenic and double transgenic mice, indicating that co-expression of hα-synuclein and hAPP did not alter transgene expression ( (Fig. 2). At the protein level, expression of hα-synuclein did not affect hAPP expression in double transgenic mice. However, brain hα-synuclein levels tend to be higher in hα-synuclein / hAPP mice than in hα-synuclein mice, and may reflect the effect of Aβ on hα-synuclein accumulation.
Embodiment 3
[0033]
Overexpression of human .ALPHA.-synuclein exacerbates Alzheimer's disease-like neuropathology in bigenic mice. Both α-synuclein and NAC have been demonstrated to be integral components of plaques formed in in vitro models of Alzheimer's disease. To determine how these molecules contribute to amyloidogenesis in vivo, particularly in the PDAPP bigene mouse model, brain sections from the resulting bigene mice were treated with formic acid and treated with α- Immunostaining with antibodies to synuclein and NAC. Analysis of the results confirms that in PDAPP bigenic mice, NAC is present in the amyloid core, while α-synuclein is found in dystrophic neurites, as an in vitro model of Alzheimer's disease. Furthermore, neuropathological studies of PDAPP digenic mice overexpressing α-synuclein revealed extensive stellate gliosis in the neocortex and hippocampus with increased amyloid deposition, and increased α-synuclein expression resulted in increased amyloid production. Was again confirmed to play an important role in the pathogenesis of neurodegenerative conditions associated with. Thus, α-synuclein is crucial for plaque formation in vivo, and as such is a rational for the design of anti-amyloidogenic compounds useful in the treatment of Alzheimer's disease and other neurodegenerative conditions, including amyloidogenesis. It was finally proved that the target was composed.
Embodiment 4
[0034]
Nerve deficiency in hα-synuclein / hAPP mice. Motion deficits were evaluated in a rotating bar test (FIG. 1). In agreement with previous observations, hα-synuclein mice developed age-dependent motor deficits. At 6 months of age, hα-synuclein / hAPP mice already showed deficiency relative to non-transgenic controls (P <0.03 according to repeated measures ANOVA), but hα-synuclein mice still performed normally . At 12 months of age, both hα-synuclein mice and hα-synuclein / hAPP mice showed deficits in this test compared to non-transgenic controls (P <0.001 according to repeated measures ANOVA). . hAPP mice did not have significant motor deficits at any age. The severity of motor deficits is similar in 6-month-old hα-synuclein / hAPP mice and 12-month-old hα-synuclein mice and hα-synuclein / hAPP mice, where hAPP / Aβ produces hα-synuclein-dependent motor defects. To promote.
[0035]
PDGF-hAPP mice have previously been shown to develop cognitive deficits. To determine the effects of hα-synuclein and hAPP / Aβ on spatial learning and memory, mice were evaluated in the water maze test (Morris, 1984). In sessions where the target platform was visible, all groups of mice were able to find the platform equally well, indicating that hα-synuclein / hAPP motor deficits did not interfere with normal performance in the water maze test. . In sessions where the platform is hidden, the mouse must use the visible cues outside the maze and the memory of its spatial relationship to locate the sinking platform. In these sessions, hα-synuclein / hAPP mice showed the most significant learning deficits, while hα-synuclein mice and non-transgenic controls performed normally. hAPP mice tended to perform better than hα-synuclein / hAPP mice in the hidden platform session, but the differences were not statistically significant. Scrutiny tests that move the platform in the meantime provide an estimate of spatial memory retention. In a scrutiny test, hα-synuclein / hAPP and hAPP mice showed significantly less execution in the quadrant of interest than non-transgenic controls, suggesting impaired memory retention, while hα-synuclein mice Was not impaired.
[0036]
These results indicate that motor deficits in hα-synuclein / hAPP mice are mainly caused by hα-synuclein, whereas deficits in spatial learning and memory are mainly caused by hAPP / Aβ. Similar effects of hα-synuclein and hAPP would cause Lewy body disease, also combined with motor and cognitive deficits.
Embodiment 5
[0037]
Age-dependent neurodegeneration. Degeneration of cholinergic neurons in the basal ganglia of Meynert results in significant acquisition deficits in the water maze test in rodents. It is also a potentially important determinant of cognitive decline in AD and Lewy body disease. Choline acetyltransferase (ChAT) mediates the synthesis of acetylcholine and serves as a marker for cholinergic neurons. The density of ChAT immunoreactive neurons in the basal ganglia of the transgenic model (n = 12-13 / genotype, age range: 4-20 months) was measured. In hα-synuclein / hAPP mice, simple regression analysis found a high significant inverse correlation between aging and the number of cholinergic neurons (R = 0.828, P = 0.0005). ). Such a trend toward correlation is also present in hα-synuclein mice (R = 0.538, P = 0.071) and hAPP mice (R = 0.511, P = 0.089), but non- Absent in transgenic controls (R = 0.127, P = 0.695). The greatest loss of cholinergic neurons was observed in hα-synuclein / hAPP mice, while a more modest loss was found in aged hAPP mice. These results are consistent with the finding that cholinergic deficiency is more severe in humans with a Lewy body variant of AD than with pure AD. The hα-synuclein / hAPP and hAPP mice also have a significant loss of cholinergic neurons in the caudate nucleus / putamen, which is significant in the caudate nucleus of AD patients with or without Lewy bodies. Is consistent with a decrease in ChAT activity.
[0038]
People with AD or Lewy body variants of AD typically also have significant synaptic loss in the neocortex, which reflects a decrease in synaptophysin immunoreactivity. Synaptophysin immunoreactive presynaptic terminals (SIPT) at defined signal intensities were measured in the neocortex of 4-20 month old mice (n = 15-19 / genotype). In hAPP mice (R = 0.744, P = 0.0006) and hα-synuclein / hAPP mice (R = 0.524, P = 0.021), a significant difference between aging and neocortical SIPT levels There was an inverse correlation, but not in hα-synuclein mice (R = 0.479, P = 0.071) or non-transgenic controls (R = 0.151, P = 0.564). At 20 months of age, SIPT levels in the neocortex (% occupied area, mean ± SD, n = 3-4 / genotype) were highest in non-transgenic controls (25.6 ± 0.9) and hα -Synuclein / hAPP mice (18.3 ± 4.8, p <0.05 by Tukey-Kramer test), lowest, hAPP mice (20.9 ± 1.7) and hα-synuclein mice (23 ± 0. The value for 9) was in the middle. In contrast, at 20 months of age (mean ± SD, n = 3-4 / genotype), the SIPT levels in the tail / putamum were higher in non-transgenic mice (27.1 ± 1.5) and hAPP. Normal in mice (25.1 ± 3.6) but hα-synuclein mice (21.0 ± 0.9) and hα-synuclein / hAPP mice (20.1 ± 1.7) (Tukey-Kramer assay At P <0.05 relative to the non-genetically modified control.
[0039]
These results indicate that age-dependent loss of cholinergic neurons in hα-synuclein / hAPP mice is primarily dependent on hAPP / Aβ, with hα-synuclein having some additional effects in the basal ganglia. Suggests. Age-dependent loss of SIPT in the neocortex of these mice is mainly due to hAPP / Aβ, with a small contribution of hα-synuclein, whereas loss of SIPT in the basal ganglia is almost All due to hα-synuclein.
Embodiment 6
[0040]
Aβ promotes accumulation of hα-synuclein. Accumulation of hα-synuclein in neurons is characteristic of Lewy body disease, including Lewy body variants of AD. Age-dependent accumulation of hα-synuclein in neurons of hα-synuclein single transgenic mice has already been observed (Masliah, 2000). Between 4 and 20 months of age, the number of inclusion bodies of neurons in the neocortex was 1.6 times higher on average in hα-synuclein / hAPP mice than in age-matched hα-synuclein mice ( mm215.3 ± 1.1 vs 9.5 ± 0.9, mean ± SEM, P = 0.0002 by unpaired two-tailed Student's t-test, n = 28-32 / genotype). This is illustrated in 12 month old mice. Inclusion body numbers increased with age in both hα-synuclein mice and hα-synuclein / hAPP mice. These results indicate that hAPP / Aβ promotes accumulation of hα-synuclein in neurons.
[0041]
Ultrastructural analysis shows that all intraneuronal inclusions in hα-synuclein mice are amorphous and electron-dense, whereas many of the intraneuronal inclusions in hα-synuclein / hAPP are fibrous, typically with fibrous elements. Increasing similarity to Lewy bodies in human diseases, including: The fibrous inclusions in the neuronal cytoplasm were decorated with gold particles when brain sections of hα-synuclein / hAPP mice were analyzed by immunogold electron microscopy with anti-hα-synuclein or anti-Aβ. These results suggest that Aβ promotes in vivo fibrosis of hα-synuclein by direct interaction. Furthermore, in support of this possibility, Aβ-immunoreactive granular deposits were detected by confocal microscopic analysis in hα-synuclein-positive intraneuronal inclusions in hα-synuclein / hAPP mice.
[0042]
To further evaluate whether the changes observed in hα-synuclein / hAPP mice were indeed arising from the pathogenic interaction between Aβ and hα-synuclein, in vivo analysis was performed using two in vitro models. Extended to In a cell-free system, both human Aβ in freshly lysed and aggregated (aged)1-42Strongly promoted the production of high molecular weight polymers of hα-synuclein, consistent with previous observations. In contrast, less fibrous Aβ1-40Did not affect in vitro aggregation of hα-synuclein. Apparently, Aβ1-42And Aβ1-40Also differed in their effect on the intracellular accumulation of α-synuclein in neuronal cell cultures when added to the culture medium. Aβ1-42Strongly increased the intracellular accumulation of α-synuclein, while Aβ1-40Did not increase.
[0043]
Aβ in endoplasmic reticulum and intermediate compartment1-42Overproduction can interfere with the processing of hα-synuclein, which promotes its accumulation. However, cell culture data indicate that Aβ1-42Extracellular exposure to Aβ is sufficient to induce intracellular accumulation of hα-synuclein, whereas Aβ1-40Exposure shows that this is not the case. In this sense, the extracellular Aβ of the cell1-42Incubation disrupts lysosomal membrane integrity, whereas Aβ1-40It is interesting to note that incubation of cells into cells does not. Also, the association of soluble hα-synuclein with planar lipid bilayers results in extensive bilayer disruption. Aβ1-42And hα-synuclein lead to endosomal-lysosomal membrane leakage and Aβ in the cell matrix1-42And a direct interaction between hα-synuclein. Such an interaction promotes intracellular accumulation of hα-synuclein. Aβ1-42This effect on hα-synuclein is probably mediated by direct fibrous interactions between these molecules or by free radicals. Aβ exerts oxidative stress and studies have shown that oxidative cross-linking of hα-synuclein contributes to the formation of Lewy bodies (Hashimoto et al., 1999; Lee et al., 2000).
[0044]
In contrast to the prominent effects of hAPP / Aβ in hα-synuclein-related pathologies, hα-synuclein expression is due to extracellular deposition of Aβ into plaques or 8-, 12- and 20-month-old hα-synuclein / The incidence of plaque-associated neurite dystrophy in hAPP mice was not significantly altered compared to age-matched hAPP mice (n = 3-4 per genotype and age). 12 month old hAPP and hα-synuclein / hAPP mice have similar cerebral levels of Aβ as measured by ELISA (mg / g brain hemisphere, mean ± SD, n = 4-11 / genotype).1-40(4.3 ± 0.88 vs 4.6 ± 0.6) and Aβ1-42(248 ± 48 vs. 275 ± 41).
Embodiment 7
[0045]
Total RNA was isolated from hemispheres or from dissected brain regions, then analyzed in a solution hybridization RNase protection assay and separated on an acrylamide / urea / Tris / borate / EDTA gel (FIG. 2). . Lane U represents undigested transcripts of α-synuclein gene (α-syn), Aβ precursor gene (APP) and actin (actin). The note on the right hand side of the figure indicates the size of the digested sample. Sample lanes represent the analysis of three separate mice, non-Tg, non-transgenic mice (ie, controls); Thy1-hAPPtg, human (h) under the regulatory control of the mouse (m) Thy-1 gene, respectively. ) A transgenic mouse expressing APP751 cDNA; a Thy1-α-syn'tg, a transgenic mouse expressing human α-synuclein under the control of the mouse (m) Thy-1 gene; and a double tg, mouse ( m) Transgenic mice containing both human (h) APP751 and the α-synuclein gene under Thy-1 gene regulatory control.
Embodiment 8
[0046]
Cross breeding of hα-synuclein or PDAPP-J9Mtg mice with mα- or mβ-synuclein KO mice. To further confirm that the deletion of α-synuclein results in suppression of Aβ deposition in digenic mice, the deletion of α-synuclein or β-synuclein Knockout (KO) mice (Lexicon Genetics Inc., The Woodlands, TX) carrying the encoding gene were bred to heterozygous PDAPP-J9Mtg mice. The following lines were created: 1) (PDAPP − / −; mα-syn + / +), 2) (PDAPP − / −; mα-syn +/−), 3) (PDAPP +/−; mα-syn + / +). ), 4) (PDAPP +/−; mα-syn +/−) and 5) (PDAPP − / −; mα-syn − / −). Mouse genotype was determined by PCR using terminal DNA. Subsequently, the (PDAPP +/−; mα-syn +/−) was crossed to produce the following progeny: 1) (PDAPP + / +; mα-syn + / +), 2) (PDAPP + / +; mα-syn + //), and 3) (PDAPP + / +; mα-syn − / −). The same mating protocol was followed for generation of bigene hα-synuclein or PDAPP-J9M and mβ-synuclein KO mice.
[0047]
The effect of α-synuclein and β-synuclein on amyloid deposition was determined using the same rolling bar and neuropathological analysis used in the previous example, using homozygous KO mice (PDAPP + / +; mα-syn − / −). ) And synuclein were evaluated in both hemizygous mice (PDAPP + / +; mα-syn +/−).
Embodiment 9
[0048]
Cross breeding of hα-synuclein or PDAPP-J9Mtg mice with mice overexpressing hβ-synuclein. Highly expressing heterozygous β-synuclein mice were bred with heterozygous α-synuclein or PDAPP-J9Mtg mice following standard crossbreeding protocols (Mucke et al., 1995), the contents of which are incorporated herein by reference. 1) non-tg littermates (PDAPP − / −; hα− or βsyn − / −), 2) digenes (PDAPP +/− and hβ-synuclein +/−), 3) digenes (hα-synuclein +/− and hβ-synuclein +/−), 4) single tg hAPP, and 5) single tg hα-synuclein or β-synuclein. Mouse genotype was determined by PCR using terminal DNA.
[0049]
Since the original strain of α-synuclein tg mice showed motor deficits when subjected to a rotating rod, the bigenic hybrids were evaluated in a similar manner. Analysis of rolling stick behavior revealed that overexpression of β-synuclein reduced motor deficits in α-synuclein tg mice. Subsequent neuropathological analysis indicated that β-synuclein overexpression resulted in a decrease in neuronal inclusions. Overexpression of β-synuclein has also been shown to result in reduced neuronal loss in α-synuclein tg mice. These results further confirm that β-synuclein is active in vivo and that it constitutes a potential anti-Parkinson and anti-Alzheimer therapeutic.
[0050]
The hα-synuclein / hAPP digenic mice have cognitive and motor degeneration, loss of cholinergic neurons and SIPT, extensive amyloid plaques, and fibrous inclusions within hα-synuclein immunoreactive neurons. All these features are also found in the Lewy body variants of AD. Collectively, Lewy body disease is the second most common neurodegenerative disease except for AD alone. They comprise a heterogeneous group of diseases, including PD, pervasive Lewy body disease, and Lewy body variants of AD. Patients with Lewy body disease typically have Lewy bodies, Parkinsonism and cognitive impairment. Approximately 25% of patients with AD develop apparent Parkinson's syndrome, and hα-synuclein immunoreactive Lewy body-like inclusions have sporadic AD as in Down's syndrome associated with early-onset AD. And in most cases of FAD. Also, Lewy bodies include hAPP. These associations indicate that hAPP / Aβ plays a role in the formation of Lewy bodies and the development of Lewy body disease.
[0051]
Studies in hAPP / hα-synuclein mice show that hα-synuclein and hAPP / Ab have a definitive, as well as intensive, pathogenic effect on brain integrity and function. . hα-synuclein did not affect the development of Aβ-dependent neuritic plaques or the overall Aβ content in the brain, but exacerbated hAPP / Aβ-dependent cognitive deficits and neurodegeneration in certain brain regions. These findings indicate that hα-synuclein enhances Aβ toxicity through a plaque-independent mechanism. These data explain the clinical findings that suggest that people with the Lewy body variant of AD exhibit cognitive decline more rapidly than people with pure AD. Overexpression of hAPP / Aβ then promoted the intraneuronal accumulation of hα-synuclein in transgenic mice and accelerated the development of motor deficits. These effects are most likely mediated by Aβ or other hAPP products, and in vitro studies have shown that Aβ is the culprit. In view of these pathogenic interactions between Aβ and hα-synuclein, agents aimed at blocking the accumulation of Ab or hα-synuclein may benefit a wider range of neurodegenerative diseases than previously expected. There will be.
[0052]
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(In Example 3) Mucke et al. 1995; Exp. Med. 181: 1551-6.
[Brief description of the drawings]
[0053]
FIG. 1. Characterization of motor deficits in hSYN and hAPPtg mice on a rotating bar. Single tghSYN mice showed significant motor deficits as compared to non-transgenic littermates. Similarly, bigenic hSYN / hAPP mice exhibited levels of dysfunction, similar to single tghSYN mice. Mice expressing only hAPP were not different from non-tg controls. N = 6-8 per genotype. 12 months old.
FIG. 2. RNase protection assay of total RNA from transgenic and non-transgenic mouse brains. Lane U shows undigested transcript. The note on the right hand side of the figure indicates the size of the digested sample. Sample lanes represent the analysis of three separate mice, non-Tg, non-transgenic mice (ie, controls); Thyl-hAPPtg, transgenic mice; Thyl-α-syn'tg, transgenic mice, respectively. Mice; and double tg, transgenic mice containing both human (h) APP751 and α-synuclein genes.

Claims (17)

以下を包含する遺伝子組換えマウス:
前記マウスのゲノムに組み込まれ、第一のプロモータに作動可能なように結合されたヒトアミロイドの前駆タンパク質(hAPP)をコードする、第一の遺伝子組換えヌクレオチド配列;及び
前記マウスのゲノムに組み込まれ、第二のプロモータに作動可能なように結合されたヒト(h)α−シヌクレインをコードする、第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列;
第一及び第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列が発現され、前記発現の結果、前記遺伝子組換えマウスが神経変性疾患を発生させている。
Genetically modified mice that include:
A first recombinant nucleotide sequence encoding a human amyloid precursor protein (hAPP) integrated into the mouse genome and operably linked to a first promoter; and integrated into the mouse genome. A second recombinant nucleotide sequence encoding human (h) α-synuclein operably linked to a second promoter;
The first and second transgenic nucleotide sequences are expressed, and as a result of the expression, the transgenic mouse has developed a neurodegenerative disease.
前記第一のプロモータが、場合によりシミアンウイルス(SV)40イントロン、Thy−1プロモータまたはプリオン(Prp)プロモータに作動可能なように結合された、血小板由来の増殖因子β(PDGF−β)プロモータを含んでなる、請求項1の遺伝子組換えマウス。The first promoter comprises a platelet-derived growth factor β (PDGF-β) promoter optionally operably linked to a simian virus (SV) 40 intron, a Thy-1 promoter or a prion (Prp) promoter. 2. The transgenic mouse of claim 1 comprising the transgenic mouse. 前記第二のプロモータが、場合によりSV40イントロン、Thy−1プロモータまたはPrpプロモータに作動可能なように結合された、PDGF−βプロモータを含んでなる、請求項1の遺伝子組換えマウス。The transgenic mouse of claim 1, wherein the second promoter comprises a PDGF-β promoter, optionally operably linked to an SV40 intron, a Thy-1 promoter, or a Prp promoter. 同一種の非遺伝子組換えマウスに比べて、第一及び第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列によりコードされたタンパク質が過剰発現する、請求項1の遺伝子組換えマウス。2. The transgenic mouse of claim 1, wherein the protein encoded by the first and second transgenic nucleotide sequences is overexpressed compared to a non-transgenic mouse of the same species. hAPPのヌクレオチド配列が、hAPPのエクソン6〜9の間のイントロンを含み、hAPP770、hAPP751またはhAPP695をコードしている、請求項1の遺伝子組換えマウス。2. The transgenic mouse of claim 1, wherein the nucleotide sequence of hAPP comprises an intron between exons 6-9 of hAPP and encodes hAPP770, hAPP751 or hAPP695. hAPPが、アミノ酸(aa)670でのリジンからアスパラギンへの変更及びaa671でのメチオニンからロイシンへの変更を含む二重変異、またはバリンからフェニルアラニンもしくはイソロイシンへの変更を含むaa717での単一変異を含んでなる変異型hAPPである、請求項1の遺伝子組換えマウス。hAPP has a double mutation involving a lysine to asparagine change at amino acid (aa) 670 and a methionine to leucine change at aa 671 or a single mutation at aa717 including a valine change to phenylalanine or isoleucine. The transgenic mouse of claim 1, which is a mutant hAPP comprising the mouse. hAPPをコードしているヌクレオチド配列が、Aβ1−42を含んでなるAPPの部分のみをコードしている、請求項1の遺伝子組換えマウス。2. The transgenic mouse of claim 1, wherein the nucleotide sequence encoding hAPP encodes only the portion of APP comprising Aβ 1-42 . α−シヌクレインのヌクレオチド配列がα−シヌクレインのコード配列を含んでなる、請求項1の遺伝子組換えマウス。The transgenic mouse of claim 1, wherein the nucleotide sequence of α-synuclein comprises the coding sequence of α-synuclein. hα−シヌクレインが、アラニンからプロリンへのaa30での変更またはアラニンからスレオニンへのaa53での変更を含むタンパク質をコードする変異型hα−シヌクレインcDNAを含んでなる変異型hα−シヌクレインである、請求項1の遺伝子組換えマウス。The hα-synuclein is a mutant hα-synuclein comprising a mutant hα-synuclein cDNA encoding a protein comprising a change from alanine to proline at aa30 or from alanine to threonine at aa53. 1 transgenic mouse. 以下を包含する遺伝子組換えマウス:
前記マウスのゲノムに組み込まれ、シミアンウイルス(SV)40イントロンに作動可能なように結合された血小板由来の増殖因子β(PDGF−β)プロモータに作動可能なように結合されたヒトアミロイドの前駆タンパク質(hAPP)をコードする、第一の遺伝子組換えヌクレオチド配列;
前記マウスのゲノムに組み込まれ、SV40イントロンに作動可能なように結合されたPDGF−βプロモータに作動可能なように結合されたヒト(h)α−シヌクレインをコードする、第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列;
第一及び第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列が発現され、前記発現の結果、前記遺伝子組換えマウスに神経変性疾患が発生する。
Genetically modified mice that include:
Human amyloid precursor protein operably linked to the platelet-derived growth factor β (PDGF-β) promoter integrated into the mouse genome and operably linked to the Simian Virus (SV) 40 intron A first recombinant nucleotide sequence encoding (hAPP);
A second recombinant nucleotide encoding a human (h) α-synuclein operably linked to a PDGF-β promoter operably linked to the SV40 intron and integrated into the mouse genome Array;
The first and second transgenic nucleotide sequences are expressed, resulting in a neurodegenerative disease in the transgenic mouse.
同一種の非遺伝子組換えマウスに比べて、第一及び第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列によりコードされたタンパク質が過剰発現されている、請求項10の遺伝子組換えマウス。11. The transgenic mouse of claim 10, wherein the protein encoded by the first and second transgenic nucleotide sequences is overexpressed compared to a non-transgenic mouse of the same species. hAPPがエクソン6〜9の間のイントロンを含むコード配列を含んでなる、請求項10の遺伝子組換えマウス。11. The transgenic mouse of claim 10, wherein the hAPP comprises a coding sequence that includes an intron between exons 6-9. hAPPが、アミノ酸717でのバリンからイソロイシンへの変異を含む、請求項10の遺伝子組換えマウス。11. The transgenic mouse of claim 10, wherein the hAPP comprises a valine to isoleucine mutation at amino acid 717. hα−シヌクレインがhα−シヌクレインのコード配列を含んでなる、請求項10の遺伝子組換えマウス。11. The transgenic mouse of claim 10, wherein the hα-synuclein comprises a coding sequence for hα-synuclein. 神経変性疾患が、レヴィ小体病に特有のニューロン内封入体の生成を含んでなる、請求項10の遺伝子組換えマウス。11. The transgenic mouse of claim 10, wherein the neurodegenerative disease comprises the generation of intraneuronal inclusions characteristic of Lewy body disease. 神経変性疾患が、繊維性レヴィ小体様封入体の生成、ニューロンの死または(及び?)運動欠陥の発生を含んでなる、請求項10の遺伝子組換えマウス。11. The transgenic mouse of claim 10, wherein the neurodegenerative disease comprises the generation of fibrous Lewy body-like inclusions, death of neurons or the development of (and?) Motor deficits. 遺伝子組換えマウスに、治療的介入の投薬を含んでなる、神経疾患の予防または治療のための治療剤のスクリーニング方法であって、以下を包含する:
前記マウスのゲノムに組み込まれ、第一のプロモータに作動可能なように結合されたヒトアミロイドの前駆タンパク質(hAPP)をコードする、第一の遺伝子組換えヌクレオチド配列;
前記マウスのゲノムに組み込まれ、第二のプロモータに作動可能なように結合されたヒト(h)α−シヌクレインをコードする、第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列;
第一及び第二の遺伝子組換えヌクレオチド配列が発現され、前記発現の結果、前記遺伝子組換えマウスが神経変性疾患を発生させる。
A method for screening a therapeutic agent for the prevention or treatment of a neurological disease, comprising administering to a transgenic mouse a therapeutic intervention, comprising:
A first recombinant nucleotide sequence encoding a human amyloid precursor protein (hAPP) integrated into the mouse genome and operably linked to a first promoter;
A second recombinant nucleotide sequence encoding human (h) α-synuclein integrated into the mouse genome and operably linked to a second promoter;
The first and second transgenic nucleotide sequences are expressed, and the expression results in the transgenic mouse developing a neurodegenerative disease.
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