JPH11507821A - Methods for identifying therapeutic agents for Alzheimer's disease using transgenic animal models - Google Patents

Methods for identifying therapeutic agents for Alzheimer's disease using transgenic animal models

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JPH11507821A
JPH11507821A JP9502053A JP50205397A JPH11507821A JP H11507821 A JPH11507821 A JP H11507821A JP 9502053 A JP9502053 A JP 9502053A JP 50205397 A JP50205397 A JP 50205397A JP H11507821 A JPH11507821 A JP H11507821A
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Abstract

(57)【要約】 ヒトアルツハイマー病のトランスジェニック動物モデルの構築、およびこのモデルを用いて潜在的なアルツハイマー病治療薬をスクリーニングする方法を記載する。このモデルは、βアミロイド前駆体タンパク質(APP)の3つすべての形態(APP695、APP751、およびAPP770)、ならびに天然に存在する変異(例えば、アミノ酸717でのLondonおよびIndiana家族性アルツハイマー病(FAD)変異)に基づく種々の点変異、APP遺伝子における推定変異、およびAβ領域を含むAPPの短縮形態の発現に基づいて、アルツハイマー病において観察される病理と類似した病理によって特徴づけられる。動物細胞は、トランスジェニック動物から単離され得るか、またはリポフェクチンもしくはエレクトロポレーションのような標準的な技術を用いて、同じ構築物を使用して調製され得る。トランスジェニック動物または動物細胞は、動物におけるAPP、βアミロイドペプチド、および多数の他のアルツハイマー病のマーカーの量に対する効果、動物の神経病理、ならびに動物の行動変化により測定されるような、アルツハイマー病の病理学的経過を変化させる化合物についてのスクリーニングのために使用される。 (57) SUMMARY This article describes the construction of a transgenic animal model of human Alzheimer's disease and a method for screening potential Alzheimer's disease therapeutics using this model. This model includes all three forms of the beta amyloid precursor protein (APP) (APP695, APP751, and APP770), as well as naturally occurring mutations (eg, London and Indiana familial Alzheimer's disease (FAD) at amino acid 717). Mutations, putative mutations in the APP gene, and the expression of truncated forms of APP containing the Aβ region, characterized by pathologies similar to those observed in Alzheimer's disease. Animal cells can be isolated from transgenic animals or prepared using the same constructs using standard techniques such as lipofectin or electroporation. The transgenic animal or animal cell has an effect on the amount of APP, β-amyloid peptide, and a number of other markers of Alzheimer's disease in the animal, neuropathology of the animal, as well as changes in Alzheimer's disease as measured by changes in the behavior of the animal. Used for screening for compounds that alter the pathological course.

Description

【発明の詳細な説明】 トランスジェニック動物モデルを用いてアルツハイマー病治療薬を同定する方法 発明の背景 アルツハイマー病のトランスジェニック動物モデルが、トランスジェニック動 物モデルを用いてアルツハイマー病の処置に有用な治療薬をスクリーニングする ための方法と共に、記載される。 アルツハイマー病(AD)は、脳の変性性障害であって、Alios Alzheimerに よって1907年に初めて、認識能力の著しい減退と全般的な痴呆とを示した患 者の一人を調べた後に、記載された。(The early story of Alzheimer's Disea se,編者 Bick ら(Raven Press,New York 1987))。これは、高齢者における痴 呆の主要な病因である。AD患者は、記憶の欠失および知的機能について困難を 有し、進行すると正常な個人として機能し得なくなる。知的技能の欠失と共に、 患者は、人格の変化、社会的に不適格な行動、および精神分裂症を示す(A Guid e to the Understanding of Alzheimer's Disease and Related Disorders,編 者 Jorm(New York University Press,New York 1987)。ADは、その不可避 の神経変性に対する有効な緩和または予防処置がないため、犠牲者および家族の 両方を疲弊させる。 ADの社会および国家経済への影響は甚大である。2000年までに、米国に おける痴呆症の高齢者人口は41%増加すると予測される。医療システムにとっ て、AD患者に対する施設および補助のケアを年間400億ドルの見積りコスト で提供しなければならないことは高価である(Jorm(1987); Fisher,"Alzheimer 's Disease",New York Times,August 23,1989,page D1,編者 Reisberg(The Free Press,New York & London 1983))。これらの要因は、ADに対する効果 的な処置を創出するための行動をとらねばならないことを意味する。 巨視的レベルでは、AD患者の脳は通常小さく、時には1000g以下となる 。微視的レベルでは、ADの組織病理学的特徴として、神経細線維のもつれ(N FT)、神経突起(neuritic)プラーク、およびニューロンの変性が挙げられる 。 AD患者は、大脳皮質の前頭および側頭部の神経細胞、海馬のピラミッド状ニュ ーロン、扁桃体の内部、内中部、および皮質核、青斑核のノルアドレナリン作動 性ニューロン、および基底前脳のコリン作動性システムのニューロンの変性を示 す(Fisher(1983); Alzheimer's Disease and Related Disorders,Research an d Development 編者 Kelly(Charles C.Thomas,Springfield,IL.1984))。事 実、ADは脳の神経病理によって定義される。 ADは、皮質、海馬、海馬台、海馬回、および扁桃体における直径200μm までの神経突起プラークに関連する。神経突起プラークの主要な構成成分の1つ はアミロイドであって、これはCongo Redで染色される(Fisher(1983); Kelly(1 984))。Congo Redで染色されるアミロイドプラークは細胞外であり、明視野で 桃色または錆色、そして偏光で複屈折する。プラークはポリペプチド線維からな り、多くは血管の周りに存在して、脳内の種々のニューロンへの血液供給を減少 させる。 遺伝的素因、感染因子、毒素、金属、および頭部外傷などの種々の因子が、い ずれもAD神経障害の可能な機構として示唆されている。しかし、入手可能な証 拠は、ADに関して明確な型の遺伝的素因があることを強く示す。まず分子分析 は、ある種の被AD家系において、アミロイド前駆体タンパク質(APP)遺伝 子の変異の証拠を提供した(Goate ら、Nature 349:704-706(1991); Murrell ら 、Science 254:97-99(1991); Chartier-Harlin ら、Nature 353:844-846(1991); Mullan ら,Nature Genet.1:345-347(1992))。AD初期発症の優勢な型につ いてのさらなる遺伝子は、染色体14および染色体1に存在する(Rogaev ら,N ature 376:775-778(1995); Levy-Lahad ら,Science 269:973-977(1995); Sherr ington ら,Nature 375:754-760(1995))。ADに関連する他の座は、染色体1 9に存在し、アポリポタンパク質Eの変異型をコードする(Corder,Science 26 1:921-923(1993))。 アミロイドプラークは、AD患者および40歳まで生存したダウン症個体にお いて豊富に存在する。ダウン症におけるAPPの過剰発現は、30歳を越えるダ ウン症患者におけるADの発症の可能な原因として認識されている(Rumble ら ,New England J.Med.320: 1446-1452(1989); Mann ら,Neurobiol.Aging 1 0:397-399(1989))。プラークはまた、数は少ないが、正常な高齢の脳において も存在する。これらのプラークは、主としてアミロイドβペプチドからなり(A β;文献において時にβ−アミロイドペプチドまたはβペプチドとも称される) (Glenner および Wong,Biochem.Biophys.Res.Comm.120:885-890(1984)) 、これはまた、脳血管のアミロイド沈着における主要な構成成分である。アミロ イドは、ベータひだ状シートに配置された線維状物質である。Aβは、43アミ ノ酸までを含む疎水性ペプチドである。そのアミノ酸配列の決定は、APPcD NA(Kang ら,Nature 325:733-735(1987); Goldgaber ら,Science 235:877-8 80(1987); Robakis ら,Proc.Natl.Acad.Sci.84:4190-4194(1987); Tanzi ら,Nature 331:528-530(1988))およびゲノムAPPDNA(Lemaire ら,Nucl .Acids Res.17:517-522(1989); Yoshikai ら,Gene 87,257-263(1990))のク ローニングを導いた。APPcDNAの多数の型が同定され、そこには3つの最 も多量な型、APP695、APP751、およびAPP770が含まれる。こ れらの型は、単一の前駆体RNAからオルタネートスプライシングによって生じ る。この遺伝子は、18エクソンを伴う175kb超にまたがる(Yoshikai ら( 1990))。APPは、細胞外ドメイン、膜貫通ドメインおよび細胞質ドメインを 含む。Aβは、疎水性の膜貫通ドメインのすぐ外側の28アミノ酸まで、および この膜貫通ドメインの15残基までからなる。従って、Aβは、脳ならびに心臓 、腎臓および脾臓などの他の組織に正常に見出されるAPPに由来する切断産物 である。しかし、Aβは普通、脳のみにおいて豊富に見出される。 APPのより大きな型(APP751、APP770)は、APP695およ び1つまたは2つのさらなるドメインからなる。APP751は、APP695 の695アミノ酸全ておよびさらなる56アミノ酸からなり、これはセリンプロ テアーゼインヒビターのKunitzファミリー(KPI)に対して相同性を有する( Tanzi ら(1988); Weidemann ら,Cell 57:115-126(1989); Kitaguchi ら,Natur e 331:530-532(1988); Tanzi ら,Nature 329:156(1987))。APP770は、 APP751の751アミノ酸全て、および、ニューロン細胞表面抗原OX−2 に相同なさらなる19アミノ酸ドメインからなる(Weidemann ら(1989); Kitagu chi ら(1988))。他に注記のない限り、本明細書において指示されるア ミノ酸部位は、APP770に見られるものとしての部位である。APP695 およびAPP751における等価な部位のアミノ酸数は、場合によって、OX− 2およびKPIドメインの不存在のために異なっている。慣習上、APPの全て の型のアミノ酸部位はAPP770型の等価な部位によって指示される。他に注 記のない限り、本明細書において指示されるAPPおよびAPPフラグメントの 全ての型(Aβの全ての型を含む)は、ヒトAPPアミノ酸配列に基づく。AP Pは、リーダー配列の除去および硫酸および糖基の付加によって翻訳後に改変さ れる。 Van Broeckhaven ら,Science 248:1120-1122(1990)は、2つのオランダ人家 系において、APP遺伝子が、アミロイド症を伴う遺伝性脳出血(HCHWA− D)に密接に関連することを示した(Levy ら,Science 248:1124-1128(1990)) 。これは、2人のオランダ人患者での、APPコード領域における点変異の発見 によって確認された。この変異は、Aβの部位22(APP695の部位618 、またはAPP770の部位693)においてグルタミン酸をグルタミンで置換 した。さらに、ある種の家系は遺伝的にアルツハイマー病の素因があり(この病 態は家族性アルツハイマー病(FAD)と称される)、これは全長タンパク質の 部位717でのアミノ酸置換の結果生じる変異による(Goate ら(1991); Murrel l ら(1991); Chartier-Harlin ら(1991))。これらの変異は家系内で疾患と共分 離し、後期発症ADの家系には存在しない。このアミノ酸717での変異は、A PPからのAβ1-42型のAβ型の産生を増加させる(Suzuki ら,Science 264:1 336-1340(1994))。他の変異型は、全長タンパク質の部位670および671で のアミノ酸の変化を含む(Mullan ら(1992))。アミノ酸670および671へ のこの変異は、APPからの全Aβの産生を増加させる(Citron ら,Nature 36 0:622-674(1992))。 AD研究のための確固とした動物モデルはないが、高齢の非ヒト霊長類は、脳 実質組織において、およびある種の間質および皮質管の壁において、Aβのアミ ロイドプラークを生じるようである。高齢の霊長類およびイヌは、動物モデルと して役立ち得るが、維持するには高価であり、長期の研究期間を要し、そして発 症する病理の範囲が極めて変動し得る。 実験モデルとして有用であるに充分なほどADへの類似性を有する自然発生的 な動物での変異はない。種々のモデルが提案され、これらではある種のAD様の 徴候が、電解、AD脳サンプルの移植、塩化アルミニウム、カイニン酸またはコ リン類縁体によって誘導され得る(Kisner ら,Neurobiol.Aging 7:287-292(1 986); Mistry ら,J Med Chem 29:337-343(1986))。Flood ら,Proc.Natl.Ac ad.Sci.88:3363-3366(1986)は、マウスにおける、Aβに相同な4つの合成ペ プチドの記憶喪失効果を報告した。これらはいずれも、ADとは、共通の徴候、 生化学または病因(pathogenesis)を共有しないため、病因(etiology)または 処置についての有用な情報を多く与えそうもない。 数種のトランスジェニック齧歯類系が作成され、これらは、多様なプロモータ ーによって制御されるヒトAPP遺伝子またはヒトAPP相補性DNAを発現す る。E.coliβ−ガラクトシダーゼに連結したヒトAPPプロモーターを有するト ランスジェニックマウス(Wirak ら,The EMBO J 10:289-296(1991))、ならび にヒトAPP751cDNAを発現するトランスジェニックマウス(Quon ら,N ature 352:239-241(1991))またはAβを含むcDNAのサブフラグメントを発 現するトランスジェニックマウス(Wirak ら,Science 253:323-325(1991); San dhu ら,J.Biol.Chem.266:21331-21334(1991); Kawabata ら,Nature 354:47 6-478(1991))が作成されている。異なる研究において得られた結果は、用いら れるプロモーターのソースおよびタンパク質コード配列に依存するようである。 例えば、Wirak ら,Science 253:323-325(1991)は、ある型のAβを発現するト ランスジェニックマウスにおいて、Aβに対して調製された抗体と反応性の「ア ミロイド様」物質の細胞内蓄積が観察されることを見出したが、他の組織病理学 的な疾患徴候は見出さなかった。抗体反応性物質が細胞内であることおよび他の 徴候がないことは、この特定のトランスジェニック動物がアルツハイマー病の忠 実なモデル系でないことを示唆する。その後の研究は、同様な染色が非トランス ジェニックのコントロールマウスで見られたことを示し、Wirak ら,Science 25 3:323-325(1991)は、Science 255:143-145(1992)でのコメントにおいて、部分的 に撤回された。従って、Wirakらによって見られた染色は、人工産物のようであ る。 Kawabata ら(1991)は、トランスジェニック動物におけるアミロイドプラーク 、神経細線維のもつれ、および神経細胞死を報告した。これらの研究のそれぞれ において、AβまたはAβ含有フラグメントが発現された。Wirak ら(1991)がヒ トAPPプロモーターを用いたのに対して、Kawabata ら(1991)はヒトthy− 1プロモーターを用いた。しかし、Kawabata ら(1991)はその後、Kawabata ら, Nature 356:23(1992)および Kawabata ら,Nature 356:265(1992)によって撤回 された。Quon ら(1991)のニューロン特異的エノラーゼプロモーターからAPP 751cDNAを発現するトランスジェニックマウスにおいて、合成Aβに対し て調製された抗体と反応性の、まれな小分子の細胞外沈着物質が観察された。こ の初期のトランスジェニックマウスを記載した報文を考察すると、特徴的なアル ツハイマー病状を生じていないことが示される(Marx,Science 255:1200-1202( 1992)を参照)。 ニューロン特異的エノラーゼ(NSE)プロモーターからAPP751を発現 するトランスジェニックマウスが、最近、以下に記載されている:McConlogue ら,Neurobiol.Aging 15:S12(1994),Higgins ら,Ann Neurol.35:598-607(19 95),Mucke ら,Brain Res.666:151-167(1994),Higgins ら,Proc.Natl.Ac ad.Sci.USA 92:4402-4406(1995),およびU.S.Patent 5,387,742 to Cordell 。Higgins ら,Ann Neurol.35:598-607(1995)は、Quon ら(1991)に記載された ものと同じマウスでの結果を記載する。そのようなマウスは、極初期のADおよ び若年ダウン症ケースにより典型的であるAβ沈着を、ごくわずかしか有さない 。このトランスジェニックマウスに見られた沈着は、より低い量ではあるが、非 トランスジェニックのコントロール動物においても見られた。より進行した障害 、例えば高頻度の濃縮プラーク、神経突起ジストロフィー、および著しい神経膠 症は、これらのマウスでは見られない(Higgins ら,Ann Neurol.35:598-607(1 995))。McConlogue ら(1994)は、これらのマウスではAβ沈着は見られなかっ たと報じた。 APPがニューロン特異的シナプトフィシン(synaptophysin)プロモーター から発現されるトランスジェニックマウスは、上記のNSEAPPマウスからの 脳組織におけると等価な低レベルでAPPを発現する。これらのマウスはまた、 いかなる脳障害も示さないと報じられた(Higgins ら)。 酵母人工染色体(YAC)APP構築物を含むトランスジェニックマウスもま た作成されている(Pearson および Choi,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:105 78-10582(1993); Lamb ら,Nature Genetics 5:22-30(1993); Buxbaum ら,Bioc hem.Biophys.Res.Comm.197:639-645(1993))。これらのマウスはヒトAPP ゲノム遺伝子全体を含み、ヒトAPPタンパク質を、内因性APPと類似のレベ ルで発現する;NSEプロモーターを用いるマウスにおいて得られるよりも高レ ベルの発現である。しかし、これらのマウスのいずれも、ADに類似の病状の証 拠を示さない。 アルツハイマー病動物モデルは、トランスジェニックモデルを含めて、最近、 Lannfelt ら,Behavioural Brain Res.57:207-213(1993),およびfukuchi ら,A nn.N.Y.Acad.Sci.695:217-223(1993)によって総説された。Lannfelt らは 、見かけ上のプラークを示す従来のトランスジェニック動物のいずれも、ADに 特徴的な神経病理学的変化を示さないことを指摘する。Lannfelt らはまた、従 来のトランスジェニック動物モデルの「失敗」の可能性のある理由を議論する。 同様に、Fukuchi らは、従来のトランスジェニック動物モデルがADに関連する ことが公知の特徴の大部分を示さないことを議論する。例えば、Quon らによる トランスジェニックマウスは、Aβ免疫反応性の沈着を生じると報じられるが、 これはチオフラビンSでごくまれに染色され、Congo Redでは全く染色されず、 AD Aβ沈着の染色パターンと対照的である。 アルツハイマー病は、種々のタンパク質の発現レベルの多くの変化、脳組織の 生化学的活性および組織病理、および冒された個体の認識し得る変化によって特 徴付けられる。ADに関連するそのような特徴的な変化は、文献に良く記載され ている。上述のように、最も顕著な変化は、アミロイドプラークとなるAβの沈 着である(Haass および Selkoe,Cell 75:1039-1042(1993))。プラークには 、アポリポタンパク質E、ラミニン、アミロイドP成分、およびコラーゲンIV 型などの多様な他の分子が存在する(Kalaria および Perry,Brain Research 6 31:151-155(1993); Ueda ら,Proc.Natl.Aca.Sci.USA 90:11282-11286(199 3))。微小管関連タンパク質タウ、MAP−2または神経フィラメントなどの、 細胞骨格マーカーの変化もまたADと関連している(Kosik ら,Science 256:78 0-783(1992); Lovestone および Anderton,Current Opinion in Neurology & N eurosurgery 5:883-888(1992); Brandan および Inestrosa,General Pharmacol ogy 24:1063-1068(1993); Trojanowski ら,Brain Pathology 3:45-54(1993); M asliah ら,American Journal of Pathology 142:871-882(1993))。アルツハイ マー病はまた、免疫炎症反応を刺激して、膠原線維酸性タンパク質(GFAP) 、α2−マクログロブリン、およびインターロイキン1および6(IL−1およ びIL−6)などの炎症マーカーを増加させることが公知である(Frederickson および Brunden,Alzheimer Disease and Associated Disorders 8:159-165(19 94); McGeer ら,Canadian Journal of Neurological Sciences 18:376-379(199 1); Wood ら,Brain Research 629:245-252(1993))。最後に、コリン作動性、 ムスカリン作動性、セロトニン作動性、アドレナリン作動性、およびアデノソシ ン(adensosine)レセプターシステムなどのニューロン性および神経伝達因子の 変化がADと関連付けられている(Rylett ら,Brain Res 289:169-175(1983); Sims ら,Lancet 1:333-336(1980); Nitsch ら,Science 258:304-307(1992); M asliah および Terry,Clinical Neuroscience 1:192-198(1993); Greenamyre および Maragos,Cerebrovascular and Brain Metabolism Reviews 5:61-94(199 3); McDonald および Nemeroff,Psychiatric Clinics of North America 14:42 1-422(1991); Mohr ら,Journal of Psychiatry & Neuroscience 19:17-23(1994 ))。 従って、本発明の目的は、トランスジェニック技術を用いて構築される、アル ツハイマー病の動物モデルを提供することにある。 本発明のさらなる目的は、アミロイド前駆体タンパク質の発現における遺伝的 異常によって特徴付けられる、トランスジェニック動物を提供することにある。 本発明のさらなる目的は、アルツハイマー病に類似の1種またはそれ以上の組 織病理を示す、トランスジェニック動物を提供することにある。 本発明のさらなる目的は、脳組織において高レベルで1つまたはそれ以上のA β−含有タンパク質を発現する、トランスジェニック動物を提供することにある 。 本発明のさらなる目的は、トランスジェニック動物モデルを用いる、アルツハ イマー病の処置のための潜在的な薬物をスクリーニングする方法を提供すること にある。 発明の要約 アルツハイマー病の潜在的な処置を試験するための、トランスジェニック動物 モデルの構築が記載される。このモデルは、天然のアルツハイマー病において存 在する状態への類似性が大きいことによって特徴付けられ、β−アミロイド前駆 体タンパク質(APP)の3つの主要な型、APP695、APP751、およ びAPP770、またはそのサブフラグメントの1つまたはそれ以上の発現を制 御する能力、および、天然の変異に基づく種々の点変異、例えばアミノ酸717 でのFAD変異、およびAPP遺伝子における予想される変異に基づく。APP 遺伝子構築物は、ヒト、マウスまたはラット由来の天然のAPPプロモーターを 用いて調製される。効果的なプロモーターは、ヒト血小板由来成長因子β鎖(P DGF−B)遺伝子プロモーター、および、動物への水または食餌に亜鉛などの 重金属を添加することによって制御し得る、マウスメタロチオネイン(metallot hionine)プロモーターなどの誘導性プロモーターである。構築物のニューロン 特異的な発現が、ラットニューロン特異的エノラーゼプロモーターを用いること によって達成し得る。 構築物は、マイクロインジェクションなどの標準的手法を用いて動物の胚、ま たは胚性幹細胞へと導入される。2つの方法によって、細胞培養に基づくモデル も調製され得る。細胞は、トランスジェニック動物からなる群から選択される単 離され得、または、標準的な細胞トランスフェクション技術をもって、同じ構築 物を用いて、確立された細胞培養から調製され得る。 本明細書において記載される構築物は、一般にAPPの3つの型:APP69 5、APP751、またはAPP770のうちの1つのすべてまたは連続する部 分、好ましくは本明細書において記載されるAβ−含有タンパク質をコードする 。Aβ−含有タンパク質の例として、以下のすべてまたは連続する部分を含むタ ンパク質が挙げられる:APP770、アミノ酸669、670、671、69 0、 692および/または717において変異を有するAPP770、APP751 、アミノ酸669、670、671、690、692および/または717にお いて変異を有するAPP751、APP695、アミノ酸669、670、67 1、690、692および/または717において変異を有するAPP695、 ここで、これらAβ−含有タンパク質は、それぞれヒトAPPのアミノ酸672 から714を含む。記載される特定の構築物のいくつかは、以下のタンパク質コ ード配列を用いる:APP770cDNA;アミノ酸669、670、671、 690、692、717における変異、またはこれらの変異の組合せを有するA PP770cDNA;構築物中にOX−2ドメインを有さず、KPIプロテアー ゼインヒビタードメインを含むAPP751cDNA;アミノ酸669、670 、671、690、692、717における変異、またはこれらの変異の組合せ を有するAPP751cDNA;APP695cDNA;アミノ酸669、67 0、671、690、692、717における変異、またはこれらの変異の組合 せを有するAPP695cDNA;それぞれβ−セクレターゼまたはα−セクレ ターゼ切断部位である、アミノ酸671または685において短縮型となった( truncated)APP695、APP751、またはAPP770cDNA;AP Pのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となったAPPcDN A;APPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となった、少 なくとも1つのイントロンを含むAPPcDNA;Aβ領域(APPのアミノ酸 672から714)およびAPPの残りのカルボキシ末端56アミノ酸を伴う、 APPリーダー配列;Aβ領域およびアミノ酸717に変異を加えた残りのカル ボキシ末端56アミノ酸を伴う、APPリーダー配列;Aβ領域を伴う、APP リーダー配列;Aβ領域(APPのアミノ酸672から714)およびAPPの 残りのカルボキシ末端56アミノ酸;Aβ領域およびアミノ酸717に変異を加 えたAPPの残りのカルボキシ末端56アミノ酸;コンビネーションcDNA/ ゲノムAPP遺伝子構築物;アミノ酸669、670、671、690、692 、717における変異、またはこれらの変異の組合せを加えた、コンビネーショ ンcDNA/ゲノムAPP遺伝子構築物;アミノ酸671または685において 短縮型となったコンビネーションcDNA/ゲノムAPP遺伝子構築物;および 少な くともAPPのアミノ酸672から722を含む、APPcDNA構築物。 これらのタンパク質コード配列は、コードされたAβ関連タンパク質の輸送お よび分泌を特定するリーダー配列に作動可能に連結される。好ましいリーダー配 列は、APPリーダー配列である。これらのタンパク質コード配列組合せは、ト ランスジェニック動物脳組織においてAβの高度の発現を生じるプロモーターに 作動可能に連結される。好ましいプロモーターは、ヒト血小板由来成長因子β鎖 (PDGF−B)遺伝子プロモーターである。さらなる構築物は以下のものを含 む:PDGF−Bプロモーターによって制御されるヒト酵母人工染色体構築物; アミノ酸669、670、671、690、692、717における変異、また はこれらの変異の組合せを加えた、PDGF−Bプロモーターによって制御され るヒト酵母人工染色体構築物;相同組換え工程によって改変された内因性マウス またはラットAPP遺伝子であって、相同組換えはマウスまたはラット胚性幹( ES)細胞のAPP遺伝子と、アミノ酸669、670、671、690、69 2、717における変異、またはこれらの変異の組合せ有するヒトAPPcDN Aを保持するベクターとの間で行われ、常在性(resident)齧歯類染色体APP 遺伝子において組換え点(組換えの好ましい部位はAPPエクソン9内にある) を越えた配列が、アミノ酸669、670、671、690、692、717に おける変異、またはこれらの変異の組合せを有する類似のヒト配列によって置換 される。これら構築物は、トランスジェニック動物に導入され、そして異なる構 築物を発現する動物の交尾によって結合(combine)される。 トランスジェニック動物または動物細胞は、アルツハイマー病の病理学的過程 を変化させる化合物をスクリーニングするために使用され、これは、動物におけ るアルツハイマー病マーカーの量および/または組織病理への化合物の影響によ って、および行動の変化によって測定される。これらのマーカーは、以下のもの を含む:APPおよびAPP切断産物;Aβ;アポリポタンパク質E、ラミニン 、およびコラーゲンIV型などのプラーク関連分子;スペクトリン、タウ、神経 フィラメント、およびMAP−2などの細胞骨格マーカー;GFAP、α2−マ クログロブリン、IL−1、およびIL−6などの炎症マーカー;および、GA P43およびシナプトフィシンなどのニューロン性およびシナプス性神経伝達物 質 関連マーカー、およびコリン作動性、ムスカリン作動性、セロトニン作動性、ア ドレナリン作動性、およびアデノソシン(adensosine)レセプターシステムに関 連するマーカー。 図面の簡単な説明 図面の囲み(boxed)部分は、構築物のアミノ酸コード部分を示す。描線(fil led)部分は、図面の脚注に示されるような種々のドメインを示す。線は、5’ または3’非翻訳配列、隣接するゲノム配列、またはイントロンである、クロー ン中の配列を示す。図7および8における構築物の左側の線の中断は、長いDN A配列の存在を示す。 図1aは、APP770cDNAコード配列の概略図である。 図1bは、717位において変異を有するAPP770cDNAコード配列の 概略図である。 図2aは、APP751cDNAコード配列の概略図である。 図2bは、717位において変異を有するAPP751cDNAコード配列の 概略図である。 図3aは、APP695コード配列の概略図である。 図3bは、717位において変異を有するAPP695cDNAコード配列の 概略図である。 図4aは、APPのカルボキシ末端部分のコード配列の概略図である。 図4bは、717位において変異を有するAPPのカルボキシ末端部分のコー ド配列の概略図である。 図5は、APPのAβ部分のコード配列の概略図である。 図6aは、KPIおよびOX−2エクソンのオルタナティブスプライシングを 可能にする、コンビネーションcDNA/ゲノムコード配列の概略図である。 図6bは、717位において変異を有する、KPIおよびOX−2エクソンの オルタナティブスプライシングを可能にする、コンビネーションcDNA/ゲノ ムコード配列の概略図である。 図7aは、ヒトAPPのYACコード配列の概略図である。 図7bは、717位において変異を有するヒトAPPのYACコード配列の概 略図である。 図8aおよび8bは、相同組換えによるマウスAPP遺伝子の遺伝的改変の概 略図であって、相同組換えはマウスES細胞のマウスAPP遺伝子と、ヒトAP PcDNA(野生型(図8a)またはFAD変異型(図8b))を保持するベク ターとの間で行われ、遺伝子のエクソン9部分を指向する。この組換え事象の結 果、常在性(resident)マウス染色体APP遺伝子においてAPPエクソン9に ある組換え点を越えた配列が、類似のヒト配列によって置換される。 図9は、コンビネーションcDNA/ゲノムAPP構築物である、PDAPP ベクターの概略地図である。 図10は、PDAPP構築物中に存在するAPPのゲノム領域のベクターを示 す図表である。図表に、元のイントロン6、7および8のサイズ、および最終イ ントロンのサイズを示す。PDAPP構築物中に存在する、イントロン6および 8中の欠失の部位も示す。 図11は、APPスプライシングカセットおよびPDAPPベクターの構築に 用いた、中間体構築物を示す図表である。 図12は、PDAPP−wtベクター、およびPDAPP−wtベクターの作 成に用いたプラスミドを示す図表である。 図13は、PDAPP−Sw/Haベクター、およびPDAPP−Sw/Ha ベクターの作成に用いたプラスミドおよび中間体構築物を示す図表である。 図14は、PDAPP695V-Fベクター、およびPDAPP695V-Fベクタ ーの作成に用いたプラスミドおよび中間体構築物を示す図表である。 図15は、PDAPP751V-Fベクター、およびPDAPP751V-Fベクタ ーの作成に用いたプラスミドおよび中間体構築物を示す図表である。 発明の詳細な説明 構築物およびトランスジェニック動物および動物細胞は、下記の方法および材 料を用いて調製した。 材料の入手源 制限エンドヌクレアーゼは、New England Biolabs(Beverly,MA.)、Promega Biological Research Products(Madison,WI.)、およびStratagene(La Joll ,CA.)などの一般的な商業的入手源から得られる。放射性材料は、Dupont/NEN またはAmershamなどの一般的な商業的入手源から得られる。部位特異的変異のた めの注文設計オリゴヌクレオチドは、Bio-Synthesis Inc.,Lewisville,TXなど の、そのような材料の商業的提供者数社のいずれからも入手可能である。部位特 異的変異を行うためのキットは、Promega Biological Research Productsおよび Stratageneなどの商業的供給者から入手可能である。APPmRNAのAPP6 95、APP751、およびAPP770型を含むcDNAのクローンは、Dr.D mitry Goldgaber,NIHより直接得た。DNAのライブラリーは、Stratagene,La Jolla,CA.およびClontech,Palo Alto,CA.などの商業的供給者から入手可能 である。PC12および3T3細胞は、ATCCから得た(それぞれ、#CRL 1721および#CCL92)。さらなるPC12細胞系を、Harvard Medical SchoolのDr.Charles Marotta、Massachusetts General Hospital、およびMcLean Hospitalから得た。この細胞系に適切な、標準的な細胞培地は、Gibco/BRLなど の一般的な商業的入手源から得られる。マウス幹細胞、D3株はDr.Rolf Kemler から得た(Doetschman ら,J.Embryol.Exp.Morphol.87:27(1985))。DNA トランスフェクションのためのリポフェクチン、および安定な形質転換体の選択 のための薬剤G418は、Gibco/BRLから入手可能である。 APPcDNAクローンの定義 cDNAクローンAPP695は、Kangら(Nature 325:733-735(1987))によ って記載されたcDNAの型であり、脳におけるAPPのもっとも優性な型を表 す。cDNAクローンAPP751は、Ponte ら(Nature 331:525-527(1988)) によって記載された型である。この型はAPP695cDNAに対して、168 ヌクレオチドの挿入部を含む。168ヌクレオチドの挿入部は、KPIドメイン をコードする。cDNAクローンAPP770は、Kitaguchiら(Nature 331:53 0-532(1988))によって記載された型である。この型はAPP695cDNAに 対して、225ヌクレオチドの挿入部を含む。この挿入部は、APP751cD NAの挿入部に存在する168ヌクレオチド、および、APP751cDNAに は見られないさらなる57ヌクレオチド領域を含む。225ヌクレオチドの挿入 部は、KPIドメインおよびOX−2ドメインをコードする。3つの型はすべて 、同一の前駆体RNAから、オルタナティブスプライシングによって生じる。1 68ヌクレオチドの挿入部は、APP751cDNAおよびAPP770cDN Aの両方に存在する。 APP695をコードする配列を配列番号:1に示す。この配列は、開始コド ンAUGの最初の塩基から始まり、695アミノ酸タンパク質をコードする。配 列番号:1のヌクレオチド1789から1917の領域はAβをコードする。A PP695のアミノ酸配列を配列番号:2に示す。配列番号:2のアミノ酸59 7から639がAβを形成する。APP695のアミノ酸構成は、A57、C1 2、D47、E85、F17、G31、H25、I23、K38、L52、M2 1、N28、P31,Q33、R33、S30、T45、V62、W8、Y17 であり、計算上の分子量は78,644.45となる。これらの配列は、Kangら (1988)から引用した。 APP751をコードする配列を配列番号:3に示す。この配列は、開始コド ンAUGの最初の塩基から始まり、751アミノ酸タンパク質をコードする。配 列番号:3のヌクレオチド866から1033は、APP695cDNAには見 られない。ヌクレオチド1957から2085の領域はAβをコードする。AP P751のアミノ酸配列を配列番号:4に示す。配列番号:4のアミノ酸289 から345はAPP695には見られない。この57アミノ酸領域はKPIドメ インを含む。配列番号:4のアミノ酸653から695がAβを形成する。これ らの配列は、Ponteら(1988)から引用した。 APP770をコードする配列を配列番号:5に示す。この配列は、開始コド ンAUGの最初の塩基から始まり、770アミノ酸タンパク質をコードする。配 列番号:5のヌクレオチド866から1090は、APP695cDNAには見 られない。配列番号:5のヌクレオチド1034から1090は、APP751 cDNAには見られない。ヌクレオチド2014から2142の領域はAβをコ ードする。APP770のアミノ酸配列を配列番号:6に示す。配列番号:6の アミノ酸289から364はAPP695には見られない。この76アミノ酸領 域はKPIおよびOX−2ドメインを含む。配列番号:6のアミノ酸345から 364はAPP751には見られない。この20アミノ酸領域はOX−2ドメイ ンを含む。アミノ酸672から714がAβを形成する。APPの推定上の膜貫 通領域は、アミノ酸700から723に生じる。そうでない旨の記載がない限り 、本明細書におけるヌクレオチド位置への言及は、配列番号:5の番号付けを指 す。これは、APP770cDNAに由来する番号付けである。そうでない旨の 記載がない限り、本明細書におけるアミノ酸位置への言及は、配列番号:6の番 号付けを指す。これは、APP770に由来する番号付けである。この番号付け 規則に従うと、例えば、アミノ酸717は、APP770のアミノ酸717、A PP751のアミノ酸698、およびAPP695のアミノ酸642を指す。上 記の配列は、Kangら(1988)およびKitaguchiら(1988)から引用した。 そうでない旨の注記がない限り、本明細書において言及するAPPおよびAP Pのフラグメントの全ての型(Aβの全ての型を含む)は、ヒトAPPアミノ酸 配列に基づく。例えば、AβはヒトAβを、APPはヒトAPPを、APP77 0はヒトAPP770を指す。本明細書において、用語cDNAは、mRNAの 逆転写によって実際に調製されたDNA分子のみならず、コード領域が中断され ずにタンパク質をコードする任意のDNA分子、すなわち、タンパク質をコード する連続したオープンリーディングフレームを有するDNA分子をも指す。従っ て、本明細書における用語cDNAは、タンパク質コード領域がイントロン配列 (またはタンパク質をコードしない任意の他の配列)によって中断されない、タ ンパク質をコードするDNA分子を指す便利な手段を提供する。 APPゲノム遺伝子座(locus)の定義 以下の表1に列記したヒトゲノムDNAクローンのファージおよびコスミドク ローンの特徴付けは、アルツハイマー遺伝子について少なくとも100kbの最 小サイズを初めて確立した。APP遺伝子には全体で18エクソンが存在する( Lemaireら、Nocl.Acid Res 17:517-522(1989);Yoshikaiら(1990); Yoshikaiら、 Nucleic Acids Res 102:291-292(1991))。Yoshikaiら(1990)は、APP遺伝 子のエクソン−イントロン境界の配列を記載する。これらの結果を総合すると、 アルツハイマー遺伝子の最小サイズが175kbであることが示される。 表2は、17のイントロンがAPPコード配列を中断する場所を示す。番号付 けは、配列番号:5に示されるAPP770cDNAのヌクレオチド位置を指す 。エクソン1の開始ヌクレオチドは、最初の転写されるヌクレオチドを表す。こ れが負であるのは、+1ヌクレオチドが習慣上AUG開始コドンの最初のヌクレ オチドだからである(Kangら(1988))。エクソン18の終末ヌクレオチドは、m RNA中で、ポリ(A)テールの前に存在する最後のヌクレオチドを表す(Yosh ikaiら(1990))。Yoshikaiら(1990)およびYoshikaiら(1991)がエクソン8の位置 において誤りを含むことが発見された。Yoshikaiら(1991)のFigure 1は、エクソ ン7およびエクソン8を含むEcoRIフラグメントの間にEcoRIフラグメ ントを含む。実際は、この中間のEcoRIフラグメントはエクソン8の直後に 位置するため、エクソン7を含むEcoRIフラグメントおよびエクソン8を含 むEcoRIフラグメントは互いに隣接している。 APP遺伝子変異 特定の家系は、遺伝的にアルツハイマー病にかかりやすく、この状態を家族性 アルツハイマー病(FAD)と称するが、これは全長タンパク質の717位での アミノ酸置換をもたらす変異による(Goateら(1991);Murrellら(1991);Chartier -Harlinら(1991))。これらの変異は、家系内で疾患と共に分離(co-segregate )する。例えば、Murrellら(1991)は、エクソン17(Murrellらはエクソン1 5と呼ぶ)に見いだされる特定の変異を記載したが、この変異では717位のバ リンがフェニルアラニンによって置換される。 他のFAD変異型は、全長タンパク質の670および671位でのアミノ酸の 変化を含む(Mullanら(1992))。この変異の1型においては、670位のリジン がアスパラギンによって置換され、671位のメチオニンがロイシンによって置 換される。この変異の効果は、培養細胞におけるAβの産生を約7倍増加させる (Citronら,Nature 360:672-674(1992);Laiら,Science 259:514-516(1993)) 。671位のメチオニンのロイシンによる置換自体もAβの産生を増加させるこ とが示された。アミノ酸669、670および671位でのさらなる変異は、A PPからプロセッシングされるAβの量を減少させることが示された(Citronら , Neuron 14:661-670(1995))。アミノ酸690にValを有するAPP構築物は 、増加した量のAβの短縮型を産生する。 全長タンパク質のアミノ酸669、670、671、690、692、または 717での変異を有するAPP発現クローンを構築し得る。アミノ酸670およ び671でのLysからAsnへの変異、およびMetからLeuへの変異は、 それぞれ時にスウェーデン型(Swedish)変異と称される。さらなる変異がアミ ノ酸669、670、または671に導入され得、これらはAPPからプロセッ シングされるAβの量を増加または減少させる。任意のAPPクローンまたはト ランスジーンにおけるこれらのアミノ酸での変異は、部位特異的変異によって創 出され得るか(Vincentら,Genes&Devel.3:334-347(1989))、または、一旦作 られた後、標準的な遺伝子操作技術を用いて他の構築物に導入され得る。アミノ 酸717でのいくつかの変異は、時にハーディ(Hardy)変異と称される。その ような変異は、野生型のVal717コドンの、Ile、Phe、Gly、Ty r、Leu、Ala、Pro、Trp、Met、Ser、Thr、Asn、また はGlnのコドンへの変換を含み得る。Val717の好ましい置換は、Phe である。これらの変異は、変異タンパク質を発現する個体をアルツハイマー病を 発症させやすくさせる。当該変異は、APPの発現および/またはプロセッシン グに影響し、バランスをアルツハイマー病理の方向へ傾けると考えられる。アミ ノ酸669での変異は、野生型のVal669コドンの、Trpのコドンへの変 換、またはコドンの欠失を含み得る。アミノ酸670での変異は、野生型のLy s670コドンの、AsnまたはGluのコドンへの変換、またはコドンの欠失 を含み得る。アミノ酸671での変異は、野生型のMet671コドンの、Le u、Val、Lys、Tyr、Glu、またはIleのコドンへの変換、または コドンの欠失を含み得る。 Lys670の好ましい置換はAsnであり、Me t671の好ましい置換はLeuである。これらの変異は、変異タンパク質を発 現する個体をアルツハイマー病を発症させやすくさせる。アミノ酸669,67 0および671への列記した他の変異は、APPからプロセッシングされるAβ の量を減少させることが知られる(Citronら(1995))。これらの変異は、APP のプロセッシングに影響し、Aβ産生の変化をもたらすと考えられる。 APPの短縮型もまた、トランスジーン構築物から発現され得る。例えば、A PPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となったAPPcD NAである。APPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型とな ったAPPcDNA構築物であって、PDGF−Bプロモーターに作動可能に連 結したものは、PDAPPc125と称される。 Aβ−含有タンパク質をコードする核酸構築物 トランスジェニック動物において使用するための構築物は、哺乳動物細胞にお ける構築物の発現のためのプロモーター、およびAPPの3つの型:APP69 5、APP751、またはAPP770のうちの1つのすべてまたは連続する部 分を含むタンパク質をコードする領域(本明細書に記載の上記の特定のアミノ酸 変異を伴った、または伴わない)を含有する。コードされるタンパク質は、Aβ −含有タンパク質をコードすることが好ましい。本明細書において、Aβ−含有 タンパク質はAPPの3つの型:APP695、APP751、またはAPP7 70のうちの1つのすべてまたは連続する部分を含むタンパク質(本明細書に記 載の上記の特定のアミノ酸変異を伴った、または伴わない)であって、このタン パク質は、ヒトAPPのアミノ酸672から714のすべてまたは一部分を含む 。好ましいAβ−含有タンパク質は、ヒトAPPのアミノ酸672から714を 含む。このようなAβ−含有タンパク質の好ましい型は、以下のもののすべてま たは連続する部分を含む:APP770、アミノ酸669、670、671、6 90、692および/または717において変異を有するAPP770、APP 751、アミノ酸669、670、671、690、692および/または71 7において変異を有するAPP751、APP695、アミノ酸669、670 、671、690、692および/または717において変異を有するAPP6 95、ここで、これらAβ−含有タンパク質は、それぞれヒトAPPのアミノ酸 672から714を含む。 上記のAβ−含有タンパク質の好ましい型は、以下のものである:APP77 0;アミノ酸669、670、671、690、692、717からなる群から 選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変異を有 するAPP770;APP751;アミノ酸669、670、671、690、 692、717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコー ドするコドンにおいて変異を有するAPP751;APP695;アミノ酸66 9、670、671、690、692、717からなる群から選択される1つま たはそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変異を有するAPP695 ;APPのアミノ酸646から770からなるタンパク質;APPのアミノ酸6 70から770からなるタンパク質;APPのアミノ酸672から770からな るタンパク質;およびAPPのアミノ酸672から714からなるタンパク質。 本明細書に開示された構築物において、Aβ−含有タンパク質をコードするD NAは、cDNAまたはcDNA/ゲノムDNAハイブリッドであり得、ここで cDNA/ゲノムDNAハイブリッドは少なくとも1つのAPPイントロン配列 を含み、このイントロン配列はスプライシングに十分である。 好ましい構築物は、以下のものを含む:APP770をコードするDNA;ア ミノ酸669、670、671、690、692、717をコードするコドンに おける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP770をコードするD NA;APP770のアミノ酸672から714を含むアミノ酸配列をコードす るAPP770をコードするDNAのフラグメント;APP751をコードする DNA;アミノ酸669、670、671、690、692、717をコードす るコドンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP751をコ ードするDNA;APP770のアミノ酸672から714を含むアミノ酸配列 をコードするAPP751をコードするDNAのフラグメント;APP695を コードするDNA;アミノ酸669、670、671、690、692、717 をコードするコドンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP 695をコードするDNA;APP770のアミノ酸672から714を含むア ミノ酸配列をコードするAPP695をコードするDNAのフラグメント;AP Pのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となったAPPcDN A;コンビネーションcDNA/ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築物 ;アミノ酸669、670、671、690、692、717をコードするコド ンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有する、コンビネーションcD NA/ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築物;または、アミノ酸67 1または685で短縮型となった、コンビネーションcDNA/ゲノムDNAハ イブリッドAPP遺伝子構築物。 このような構築物の好ましい型は、以下のものである:APP770cDNA ;アミノ酸669、670、671、690、692、717をコードするコド ンにおける変異、またはこれらの変異の組合せを有するAPP770cDNA; APP770のアミノ酸672から714を含むAPPアミノ酸配列をコードす るAPP770cDNAのフラグメント;APP751cDNA;アミノ酸66 9、670、671、690、692、717をコードするコドンにおける変異 、またはこれらの変異の組合せを有するAPP751cDNA;APP770の アミノ酸672から714を含むアミノ酸配列をコードするAPP751cDN Aのフラグメント;APP695cDNA;アミノ酸669、670、671、 690、692、717をコードするコドンにおける変異、またはこれらの変異 の組合せを有するAPP695cDNA;APP770のアミノ酸672から7 14を含むアミノ酸配列をコードするAPP695cDNAのフラグメント;A PPのアミノ酸646から770をコードするように短縮型となったAPPcD NA;コンビネーションcDNA/ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築 物;アミノ酸669、670、671、690、692、717をコードするコ ドンにおける変異、およびこれらの変異の組合せを有する、コンビネーションc DNA/ゲノムDNAハイブリッドAPP遺伝子構築物;および、アミノ酸67 1または685で短縮型となった、コンビネーションcDNA/ゲノムDNAハ イブリッドAPP遺伝子構築物。 トランスジーンの構築 種々のAPPトランスジーンの構築は、任意の適切な遺伝子操作技術、例えば Sambrook ら,Molecular Cloning: A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Laboratory,N.Y.,1989)に記載のものを用いて達成し得る。操作または変異さ れたAPPクローンの領域が、APPcDNAクローン中に存在する便利な制限 酵素部位を用いて交換され得る。NruI部位は(AUG開始コドンの最初のヌ クレオチドに対して)−5位で始まる。KpnIおよびAsp718部位は、い ずれも57位で始まる(これらはイソ制限酵素であり、異なる付着末端を残す) 。 XcmI部位は836位で始まり、843位で切れる。ScaI部位は1004 位で始まる。XhoI部位は1135位で始まる。BamHI部位は1554位 で始まる。BglII部位は1994位で始まる。EcoRI部位は2020位 で始まる。SpeI部位は2583位で始まる。別のEcoRI部位は3076 位で始まる。 図1から5に示したヒトAPP遺伝子配列の種々の部分を有するクローンを、 標準的な遺伝子操作技術を用いて、一般的な態様で構築し得る。例えば、これら のクローンは、まず、SV40ウイルスからのポリA付加シグナルを、253塩 基対のBclI〜BamHIフラグメント(Reddyら,Science 00:494-502(1978 ))として、pUCシリーズからの改変ベクターへとクローニングすることによ って構築し得る。次に、cDNAコード配列(APP770、APP751、ま たはAPP695のうちの1つ)を挿入し得る。挿入されたフラグメントの配向 および内容が正しいことは、制限エンドヌクレアーゼマッピングおよび限定され た配列決定によって決定し得る。図4および5に示したヒトAPP遺伝子配列の 種々のカルボキシ末端部分を有するクローンは、上述のステップにさらに数ステ ップを加えて構築し得る。例えば、APPcDNAクローン(配列番号:5)を Asp718で消化し得、これはヌクレオチド57位の後ろを切断する。生じる 5’末端をクレノウ酵素(Sambrookら,(1989))を用いて埋めて、BglIIの 認識部位である以下の配列:AGATCTのヘキサヌクレオチドに連結する。B glIIでの切断(これはまた1994位の後ろも切断する)および再連結の後 で、翻訳リーディングフレームは保存される。こうしてコードされた短縮型タン パク質は、リーダー配列、その後のAβに先立つ約6アミノ酸、その後のAβ、 およびAPPの56末端アミノ酸を含む。図5のクローンは、図4aのクローン における部位特異的変異によって2138位のヌクレオチドをTに変換し、これ によって、Aβの最後のアミノ酸コドンの直後に終止コドンを作ることで創出さ れる。APPcDNAクローンは天然にNruI部位を含み、これは、開始メチ オニンコドンから2ヌクレオチド上流を切断する。この部位は、異なるプロモー ターを付着させて個々の構築物を完成させるために用い得る。 APPトランスジーンはまた、PCRクローニング技術を用いても構築し得る 。 そのような技術は、トランスジーン中でのDNAフラグメントの正確なカップリ ングを可能にする。 コンピネーションcDNA/ゲノムDNAクローン 内因性のAPP発現の結果、前駆体mRNAの転写に続いてオルタナティブス プライシングが生じ、APPの3つの主要な型が産生する。このオルタナティブ スプライシングは、アルツハイマー病に関与するAPP発現のパターンを生成す るに当たって重要であり得る。また、発現構築物におけるイントロンの存在は、 例えば、前駆体mRNAをmRNAプロセッシングおよび輸送経路に標的化する ことによって(Huangら,Nucleic Acids Res.18:937-947(1990))、発現のレベ ルおよび性質に影響し得る。従って、cDNAとゲノムDNAとを結合した、イ ントロン配列を含むトランスジーンは、好ましいタイプの構築物である。 RNAスプライシングの機構は、ごく少数の特定かつ周知のコンセンサス配列 を要求する。そのような配列は、APPゲノムDNAにおいて、Yoshikaiら(19 90)によって同定された。開示されるトランスジーンは、1つまたはそれ以上の 完全かつ無傷のイントロン配列を用いて構築し得る。しかし、トランスジーンは 、スプライシングを可能にするに効果的な量のイントロン配列を含む、短縮型イ ントロン配列を用いて構築することが好ましい。一般に、スプライシングドナー 部位、スプライシングアクセプター部位、およびスプライシング分岐点配列を保 持する短縮型イントロン配列は、効果的な量のイントロンを構成する。任意の短 縮型イントロン配列が充分であるかは、下記の方法を用いて、トランスジェニッ ク細胞における正しくスプライシングされたmRNAの存在について試験するこ とによって、決定し得る。 APP遺伝子配列に由来しない他のイントロン配列およびスプライシングシグ ナルもまた、トランスジーン構築物において用い得る。そのようなイントロン配 列は、トランスジーン構築物の発現を増強する。好ましい異種イントロンは、ア デノウイルス主要後期領域第1エクソンおよびイントロン接合部、およびIgG 可変領域スプライスアクセプターのハイブリッドである。このハイブリッドイン トロンは、例えば、Bothwellら,Cell 24:625-637(1981)に記載のように、アデ ノウイルス主要後期領域の162bpのPvuII〜HindIIIフラグメン ト(第1エクソンの8bpおよび第1イントロンの145bpを含む)と、Ig G可変領域スプライスアクセプタークローン6の99bpのHindIII〜P stIフラグメントとを連結することによって構築し得る。Manleyら,Nucleic Acid Res.18:937-947に記載のように、同様なスプライスシグナルは、それが付 着した構築物の発現を増強することが示されている。異種イントロンは、プロモ ーターとAPPをコードする領域との間に配置することが好ましい。 好ましいAPPコンビネーションcDNA/ゲノム発現クローンは、図6に示 されるように、イントロン6、7および8の有効な量を含む。そのようなトラン スジーンは、以下のように構築し得る。好ましい構築方法は、実施例5に記載さ れる。クローンのcDNA部分を含むプラスミドを、まず、APP770cDN Aクローン中の860位のTaqI部位を、部位特異的変異によってXhoI部 位に変換することによって構築し得る。生じるプラスミドのXhoIでの切断は 、新しいXhoI部位および既に存在する1135位のXhoI部位で起こり、 KPIおよびOX−2コード配列を放出する。こうして作成されたプラスミドは 、KPIおよびOX−2オルタナティブスプライシングカセットのためのアクセ プターとして供される。 オルタナティブスプライシングカセットは、ゲノムDNAが関与する一連のク ローニング工程によって創出し得る。まず、エクソン6および隣接する下流のイ ントロンを含むゲノムクローン中の860位のTaqI部位を、部位特異的変異 によってXhoI部位に変換し得る。生じるプラスミドのXhoIでの切断は、 新しいXhoI部位およびイントロン6または7内のXhoI部位で起こる。エ クソン6および隣接するイントロン6の少なくとも一部分を含むこのフラグメン トは、次にプラスミドベクター中のXhoI部位にクローニングし得る。次に、 エクソン9および隣接する上流のゲノム配列を含むゲノムクローンを、XhoI で切断し、このクローンを1135位のXhoI部位(Kangら(1987)の番号付け を用いれば910位)およびイントロン7または8内のXhoI部位で切断する 。エクソン9の一部および隣接するイントロン8の少なくとも一部分を含むこの フラグメントは、次に別のプラスミドベクター中のXhoI部位にクローニング し得る。これら2つのエクソン/イントロン接合部フラグメントは、次に、それ ぞ れのプラスミドベクターから、XhoIとBamHIまたはBglIとでの切断 によって放出され、別のプラスミドベクター中のXhoI部位に一緒にクローニ ングし得る。このエクソン/イントロン接合部フラグメントは、BamHIによ って切り出されることが好ましい。BamHI部位を、切り出しの前に、エクソ ン/イントロン接合部フラグメントのイントロン部分へと導入操作することが最 も好ましい。これは、cDNA/ゲノムクローンからの長い余分なイントロン配 列の除去を可能にする。 2つのエクソン/イントロン接合部フラグメントを一緒にクローニングして得 られたXhoIフラグメントは、上記の切り出し工程においてどちらの酵素を使 ったかによって、BamHIまたはBglIIで切断し得、そして、KPIおよ びOX−2コード領域をその隣接イントロン配列と共に含む、ゲノム6.8kb BamHIセグメントを挿入し得る。このフラグメントは、Kitaguchiら(1988) によって、APP770cDNAの212bpのTaqI−AvaIフラグメン ト(ヌクレオチド862〜1073)をハイブリダイゼーションプローブとする 、1人の正常個体および8人のアルツハイマー病患者からのBamHI消化リン パ球DNAのサザンブロット分析によって同定された。225bp挿入部の領域 を含むゲノムDNAクローンは、例えば、212bpのTaqI−AvaIフラ グメントをプローブとして、ヒト白血球DNAライブラリーから単離し得る。ゲ ノムDNAにおいては、225bp配列は、168bpエクソン(エクソン7) および57bpエクソン(エクソン8)に、約2.6kbのイントロン(イント ロン7)で分離されて、位置する。両方のエクソンとも、イントロン−エクソン コンセンサス配列に挟まれている。エクソン7はAPP770のヌクレオチド8 66から1033に、エクソン8はヌクレオチド1034から1090に相当す る。エクソン7は、Kunitz型プロテアーゼインヒビターファミリードメインの高 度に保存された領域をコードする。 XhoIでの切断の後、エクソンおよびイントロン配列を含む、このオルタナ ティブスプライシングカセットは、次にXhoIでの切断により切り出されて、 上記で構築された改変APP770cDNAプラスミド(アクセプタープラスミ ド)のXhoI部位へと挿入され得る。これらのクローニング工程は、コンビネ ーションcDNA/ゲノム発現クローンを生じ、これは、トランスジェニック動 物において細胞中で、天然のオルタナティブスプライシング機構によるKPIお よびOX−2ドメインの包含を調節することを可能にする。アミノ酸669、6 70、671、690、692、717における変異、またはこれらの変異の組 合せを有する、類似の遺伝子は、インビトロ変異によって直接構築し得る。アミ ノ酸717における変異はまた、上述のAPP770cDNAの変異型を用いて アクセプタープラスミドを構築することで、作成し得る。 プロモーター 異なるプロモーター配列を用いて、Aβ−含有タンパク質をコードするヌクレ オチド配列の発現を制御し得る。トランスジェニック動物においてAβ−含有タ ンパク質をコードする遺伝子の発現を調節できることは、ADにおける異なるA PP遺伝子産物の役割を評価するに当たって有用である。培養細胞においてAβ −含有タンパク質をコードする遺伝子の発現を調節できることは、異なるAβ− 含有遺伝子産物の発現およびプロセッシングを評価するに当たって有用であり、 細胞培養薬剤スクリーニングの基礎を提供し得る。好ましいプロモーターは、ヒ ト血小板由来成長因子β(PDGF−B)鎖遺伝子プロモーターである(Sasaha raら,Cell 4:217-227(1991))。 開示されるAPP構築物のための好ましいプロモーターは、タンパク質コード 配列に作動可能に連結されたとき、開示されるAPP構築物の1つについて、以 下の発現産物の1つまたはそれ以上の、2〜4月齢のトランスジェニック動物の 脳組織において少なくとも特定のレベルでの発現を仲介するものである。産物お よびその発現レベルは、Aβtotが、脳組織1g当たり少なくとも30ng(6 .8pmoles/g)、そして好ましくは脳組織1g当たり少なくとも40ng(9 .12pmoles/g)のレベル、Aβ1-42が、脳組織1g当たり少なくとも8.5 ng(1.82pmoles/g)、そして好ましくは脳組織1g当たり少なくとも1 1.5ng(2.5pmoles/g)のレベル、全長APP(FLAPP)およびA PPαの合計(FLAPP+APPα)が、脳組織1g当たり少なくとも150 pmolesのレベル、APPβが、脳組織1g当たり少なくとも42pmolesのレベル 、およびAβ−含有タンパク質をコードするmRNAが、トランスジェニック動 物の 内因性APPをコードするmRNAの場合の少なくとも2倍のレベルである。A βtotは、全ての型のAβの合計である。Aβ1-42は、Aβのアミノ酸1から4 2(APPのアミノ酸672から714に相当)を有する型のAβである。FL APP+APPαは、Aβ領域の最初の12アミノ酸(APPのアミノ酸672 から684に相当)を含むAPP型をいう。従って、FLAPP+APPαは、 APPの全長型およびα−セクレターゼ部位で切断されたAPPの混合物を表す (Eschら,Science 248:1122-1124(1990))。APPβは、β−セクレターゼ部 位で切断されたAPPである(Seubertら,Nature 361:260-263(1993))。 上記の発現レベルは、存在する発現産物の量を指し、上記で用いられた特定の 測定単位には限定されない。従って、発現レベルは、例えば、組織グラム当たり のモル数で、組織グラム当たりのグラム数で、組織容積当たりのモル数で、およ び組織容積当たりのグラム数で測定し得る。これらの測定単位の、上記の測定と の対応は、公知の変換法によって決定し得る。 上記の発現レベルは、全ての脳組織において生じる必要はない。従って、ある プロモーターは、脳組織の少なくとも1つのタイプにおいて上記の発現レベルの 少なくとも1つが生じるならば、好ましいとされる。発現が組織特異的である場 合、もしも発現レベルが特異的脳組織において充分であれば、そのプロモーター は好ましいとされ、たとえ脳組織全体においての発現レベルが閾値に達しなくて もよく、またそうである必要はない。この発現レベルは、脳組織の海馬および/ または皮質において観察されることが好ましい。プロモーターは、上記の発現産 物の上記のレベルでの発現を、構成的にまたは誘導によって仲介し得る。誘導は 、例えば、アクチベーター分子の投与によって、熱によって、または、Aβ−含 有タンパク質をコードする遺伝子に作動可能に連結されたプロモーターのための 転写のタンパク質アクチベーターの発現によって、達成し得る。この目的に適切 な多くの誘導発現システムが、当業者には公知である。 上記の測定に当たっては、脳組織を以下の方法で調製することが好ましい。ト ランスジェニック試験動物から脳を切除し、その組織は、特記される場合を除い て、ホモジナイゼーション手順の間を通して氷上で保持する。脳組織は、10倍 容(w/v)の5Mグアニジン−HCl、50mMTris−HCl、pH8. 5中でホモジナイズする。このサンプルを次に室温で2〜4時間、穏やかに混合 する。ホモジネートを次に、冷カゼイン緩衝液#1(0.25%カゼイン/リン 酸緩衝化食塩水(PBS)0.05%アジ化ナトリウム、pH7.4、1Xプロ テアーゼインヒビターカクテル)で1:10に希釈して、最終0.5Mグアニジ ン濃度とし、氷上で保持する。100Xプロテアーゼインヒビターカクテルは、 2mg/mlアプロチニン、0.5M EDTA、pH8.0、1mg/mlロ イペプチンから構成される。希釈したホモジネートは次に、Eppendorfマイクロ フュージ中で、4℃にて20分間、14000rpmで遠心する。さらなる希釈 が必要な場合は、冷グアニジン緩衝液#2(グアニジン緩衝液#1の1部をカゼ イン緩衝液#1の9部へ)でなされ得る。 好ましいプロモーターは、上記のレベルでのAβの発現を仲介するその能力に ついて、以下のアッセイを用いて同定することが好ましい。抗体266(Seuber tら,Nature 359:325-327(1992))を緩衝液(0.23g/L NaH2PO4−H 2O、26.2g/L NaHPO4−7H2O、1g/L アジ化ナトリウム、p H7.4に調整)中10μg/mlで溶解して、100μl/ウェルを96−ウ ェル免疫アッセイプレート(Costar)上にコートして、一晩結合させる。このプ レートを次に、吸引して、0.25%ヒト血清アルブミン溶液(25g/L ス クロース、10.8g/L Na2HPO4−7H2O、1.0g/L NaH2PO 4−H2O、0.5g/L アジ化ナトリウム、pH7.4に調整)で少なくとも 1時間ブロッキングする。この266コート化プレートを次に、Skatronプレー トワッシャーを用いて、洗浄緩衝液(PBS/0.05% Tween20)で 洗浄(IX)する。Aβ1−40標準および脳組織サンプルの100μl/ウェ ルをプレートに3連で添加し、一晩4℃でインキュベートする。Aβ1−40標 準は、DMSO中−40℃で保存した、0.0156、0.0312、0.06 25、0.125、0.250、0.500、および1.000μg/mlのス トック、およびバックグラウンド決定のためのDMSOのみのコントロールから 作られる。Aβ標準は、個々の標準のグアニジン緩衝液#3(BSA緩衝液の1 部をグアニジン緩衝液#1の9部へ)への1:100希釈、その後のカゼイン緩 衝液#1への1:10希釈からなる(注:最終Aβ濃度範囲は15.6から 1000pg/ml、最終グアニジン濃度は0.5Mである)。BSA緩衝液は 、1%ウシ血清アルブミン(BSA、免疫グロブリン−フリー)/PBS/0. 05%アジ化ナトリウムからなる。プレートおよびカゼイン緩衝液#2(0.2 5%カゼイン/PBS/0.05% Tween20/pH7.4)を次に室温 (RT)とする。プレートを次に洗浄緩衝液で洗浄(3X)する。次に、3D6 −ビオチン(カゼイン緩衝液#2中で0.5μg/ml)の100μl/ウェル を、各ウェルに添加して、1時間RTにてインキュベートする。 モノクローナル抗体3D6は、ヒツジの抗マウス免疫グロブリンにシステイン を介して結合させた、合成ペプチドDAEFRGGC(配列番号:10)に対し て生成させた。この抗体は、分泌されたAPPは認識せず、Aβ1位(Asp) で始まる種を認識する。3D6のビオチニル化のためには、IgGの標識のため のPierceのNHS−ビオチン・プロトコール(cat.#20217X)に従う、ただし、 100mM重炭酸ナトリウム、pH8.5、および24mgNHS−ビオチン( DMSOml当たり)を使う。 プレートを次に、洗浄緩衝液で再度洗浄(3X)する。次に、カゼイン緩衝液 #2で1:4000希釈した西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)−アビジン (Vector abs,cat.#A-2004)の100μl/ウェルを、各ウェルに加え、1時 間RTにてインキュベートする。プレートを洗浄緩衝液で洗浄(4X)し、次に 、RTでのTMB基質(Slow TMB-ELISA(Pierce cat.#34024))の100μl/ ウェルを、各ウェルに加え、15分間RTにてインキュベートする。最後に、2 N H2SO4の25μl/ウェルを、各ウェルに加えて酵素反応を停止させ、プ レートを、Molecular Devices Vmaxリーダーを用いて450nmから650nm で読みとる。 ヒトAβ−含有タンパク質をコードするmRNAおよびトランスジェニック動 物の内因性APPをコードするmRNAの相対レベルは、Bordonaroら,Biotech niques 16:428-430(1994)およびRockensteinら,J.Biol.Chem.270:28257-28267 (1995)に記載された態様によって測定することが好ましい。Aβ1-42、FLAP P+APPα、およびAPPβの発現レベルを測定する好ましい方法は、実施例 8に記載される。 酵母人工染色体 図7に示す構築物は、以下のように構築し得る。ヒトゲノムDNAの大きなセ グメントは、ある種のベクターにクローニングしたとき、酵母中で自己複製単位 として増殖し得る。そのようなベクター上のセグメントは、酵母人工染色体と称 される(YAC;Burkeら,Science 236:806(1987))ヒトYACライブラリーは 250000塩基対の平均挿入サイズ(180000から500000塩基対の 範囲)で商業的に入手可能である(Clontech,Palo Alto,CA)。アルツハイマ ー病のYACクローンは、このライブラリーをヒトAPP770cDNAでスク リーニングすることによって直接的に単離し得る。クローン中に必須の遺伝子領 域全てを含むことは、PCR分析によって確認し得る。 図7aに示すYAC−APPクローンは、YACベクターによってコードされ たネオマイシン耐性について選択することによって、胚性幹(ES)細胞中で確 立し得る。YAC−APPクローンを有するES細胞を用いて、以下に「トラン スジェニックマウス」および「胚性幹細胞法」の見出しのもとで記載した確立さ れた方法によって、トランスジェニックマウスを作成し得る。アミノ酸717で の変異を有するYAC−APP遺伝子(図7b)は、アミノ酸717での変異に 冒された個人からのゲノムDNAを用いたYACライブラリーの創出によって、 産生し得る。そのようなクローンは、上述のように同定しそしてES細胞中で確 立し得る。 マウスAPP遺伝子の遺伝的改変 ヒトおよびマウスのアルツハイマータンパク質遺伝子の間のヌクレオチド配列 相同性は、約85%である。Aβ−コード領域内で、この2つの配列の間には3 つのアミノ酸の相違がある。変異してAPPプロセッシングを変更し得るアミノ 酸Lys670、Met671およびVal717は、マウス、ラットおよびヒ トの間で保存されている。野生型の齧歯類はアルツハイマー病を発病せず、その 中枢神経系(CNS)において、ヒトアルツハイマー患者に存在するものに類似 の沈着またはプラークも生じない。従って、(齧歯類型でなく)ヒト型のAβが 疾患を生じ得る可能性がある。相同組換え(Capecchi,Science 244:1288-1292( 1989))を用いて、遺伝子置換により、マウスアルツハイマー遺伝子をインサイ チュでヒトAβをコードする遺伝子に変換し得る。この組換えは、トランスジェ ニック動物内の全ての細胞に適切な天然のオルタナティブスプライシング機構が 最終遺伝子産物の発現に用い得るように、KPIおよびOX−2ドメインから下 流の部位、例えばエクソン9に指向される。 ヒトcDNAの野生型(図8a)および変異(図8b)型の両方が、APPの 野生型または変異型を発現するトランスジェニックモデルの作成に用い得る。組 換えベクターは、ヒトAPPcDNA(APP695、APP751またはAP P770型)の野生型、アミノ酸669、670、671、690、692、7 17での変異、またはこれらの変異の組合せからから構築され得る。組換えベク ターの切断(例えばエクソン9内のXhoI部位での)は、直接隣接する配列間 での相同組換えを促進する(Capecchi(1989))。この事象の結果生じる内因性A PP遺伝子は、(この例ではエクソン9内での)組換えの地点までは正常であり 、それ以降はヒトcDNAからなる。 トランスフェクションおよびマイクロインジェクションのための構築物の調製 マイクロインジェクションのためのDNAクローンは、細菌のプラスミド配列 を除去するために適切な酵素、例えばSalIおよびNotIで切断し、DNA フラグメントはTBE緩衝液中の1%アガロースゲル上で電気泳動する(Sambro okら(1989))。DNAバンドはエチジウムブロミド染色で可視化させ、APP発 現配列を含むバンドを切り出す。切り出したバンドを次に0.3M酢酸ナトリウ ム、pH7.0を含む透析バッグに入れる。DNAを透析バッグに電気溶出させ 、フェノール−クロロホルム(1:1)で抽出し、2倍容のエタノールで沈殿さ せる。DNAを1mlの低塩緩衝液(0.2M NaCl、20mM Tris、 pH7.4、および1mM EDTA)に再溶解させ、Elutip−DTMカラ ムで精製する。カラムはまず3mlの高塩緩衝液(1M NaCl、20mM T ris,pH7.4、および1mM EDTA)で初期化させ(primed)、その 後5mlの低塩緩衝液で洗浄する。DMA溶液をカラムに3回通過させ、カラム のマトリックスにDNAを結合させる。3mlの低塩緩衝液での洗浄の後、DN Aを0.4mlの高塩緩衝液で溶出させ、2倍容のエタノールで沈殿させる。D N A濃度はUV吸光光度計での260nmの吸収によって測定する。マイクロイン ジェクションのために、DNA濃度は、5mM Tris,pH7.4、および 0.1mM EDTA中で3μg/mlに調整する。マイクロインジェクション 用DNAの精製のための他の方法はまた、以下に記載されている:Hoganら,Man ipulating the Mouse Embryo(Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Ha rbor,NY,1986); Palmiterら,Nature 300:611(1982); The Qiagenologist,Ap plication Protocols,3rd edition,published by Qiagen,Inc.,Chatsworth ,CA.; およびSambrookら,Molecular Cloning: A Laboratory Manual(Cold Sp ring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,N.Y.,1989)。 トランスジェニック動物の構築 A.動物入手源 トランスジェニック実験に適切な動物は、標準的な商業的入手源、例えばChar les River(Wilmington,MA),Taconic(Germantown,NY),およびHarlan Sprague Dawley(Indianapolis,IN)から入手し得る。多くの株が適切であるが、Swiss W ebster(Taconic)雌マウスが胚採取および移植のために好ましい。B6D2F1( Taconic)雄は、交尾のために使用し得、精管切除したSwiss Webster繁殖用個体 は、偽妊娠を刺激するために用い得る。精管切除したマウスおよびラットは供給 者から入手し得る。 B.マイクロインジェクション手順 齧歯類胚の操作およびDNAのマイクロインジェクションのための手順は、Ho ganら,Manipulating the Mouse Embryo(Cold Spring Harbor Laboratory,Col d Spring Harbor,NY,1986)に詳述されている。その教示は、一般的に知られ ており、本明細書において援用される。 C.トランスジェニックマウス 6週齢の雌マウスで、妊馬血清ゴナドトロピン(PMSG;Sigma)の5IU 注射(0.1cc,ip)し、その48時間後のヒト絨毛膜ゴナドトロピン(h CG;Sigma)の5IU注射(0.1cc、ip)により過剰排卵を誘発させる 。hCG注射の直後、雌を雄と共存させる。hCG注射の21時間後、交尾した 雌をCO2窒息または頚部脱臼により屠殺して、切り出した卵管から胚を回収し 、 0.5%ウシ血清アルブミン(BSA;Sigma)を含むダルベッコのリン酸緩衝 食塩水中に置く。ヒアルロニダーゼ(1mg/ml)で周囲の卵丘を除去する。 前核胚を次に洗浄し、インジェクション時まで、5%CO2、95%空気の湿潤 雰囲気下の37.5℃インキュベーター中で、0.5%BSAを含むアール(Ea rle)の調整塩溶液(EBSS)中に置く。胚は、2細胞段階で移植し得る。 ランダム周期の成熟雌マウスを精管切除した雄と対にする。Swiss Websterま たは他の匹敵する株がこの目的に使用し得る。受容雌は、供与雌と同時に交尾さ せる。胚移植の際に、受容雌は、体重1g当たり0.015mlの2.5%アベ ルチン(avertin)の腹腔内注射で麻酔させる。卵管を、単一の正中線背部の切 開によって暴露させる。切開を次に、体壁を通して直接卵管上までとする。卵巣 の包を次にウオッチメーカー・ピンセットで切開する。移植すべき胚は、移植ピ ペットのチップ中(約10〜12胚)、DPBS(ダルベッコのリン酸緩衝食塩 水)中に置く。ピペットのチップを卵管漏斗へと挿入して、胚を移植する。移植 後、切開口を2縫合で閉じる。 D.トランスジェニックラット トランスジェニックラット作成の手順は、マウスの場合と同様である(Hammer ら,Cell 63:1099-112(1990))。30日齢の雌ラットに、PMSG(0.1cc )の20IUを皮下注射し、その48時間後に各雌を検証した(proven)雄と共 存させた。同時に、40〜80日齢の雌ラットをケージ内で精管切除した雄と対 にする。これは、胚移植のための養母を提供する。翌朝、雌の膣栓をチェックす る。精管切除した雄と交尾した雌は、移植時まで保持する。交尾した供与雌を屠 殺し(CO2窒息)、卵管を除去し、0.5%BSAを含むDPBS(ダルベッ コのリン酸緩衝食塩水)中に置き、そして胚を回収した。胚の周囲の卵丘細胞は 、ヒアルロニダーゼ(1mg/ml)で除去する。胚を次に洗浄し、インジェク ション時まで、37.5℃インキュベーター中で、0.5%BSAを含むEBS S(アールの調整塩溶液)中に置く。 胚をインジェクトした後、養母への移植のために、生胚をDPBSに移す。養 母は、ケタミン(40mg/kg、ip)およびキシラジン(5mg/kg、i p)で麻酔させる。正中線背部の切開を皮膚を通して行い、卵巣および卵管を卵 巣の直上の筋肉層の切開によって暴露させる。卵巣の包を裂き、胚を移植ピペッ トへと取り出し、移植ピペットのチップを卵管漏斗へと挿入する。約10〜12 胚を各ラットの卵管に、卵管漏斗を通して移植する。切開口を次に縫合して閉じ 、養母を単独で収容する。 E.胚性幹(ES)細胞法 1.cDNAのES細胞への導入 ES細胞の培養方法およびその後のトランスジェニック動物の作成方法、エレ クトロポレーション、リン酸カルシウム/DNA沈殿、および直接インジェクシ ョンなどの多様な方法によるDNAのES細胞への導入は、Teratocarcinomas a nd Embryonic Stem Cells,A Practical Approach,編者E.J.Robertson,(IRL P ress 1987)に詳述されている。その教示は、一般的に知られており、本明細書に おいて援用される。所望の、トランスジーン含有ES細胞のクローンの選択は、 数種の手段の1つで達成され得る。ランダム遺伝子組み込みのためには、APP クローンは、ネオマイシン耐性をコードする遺伝子と共沈させる。トランスフェ クションは、Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells,A Practical Appro ach,編者E.J.Robertson,(IRL Press 1987)中のLovell-Badge、またはPotterら ,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:7161(1984)に詳述された数種の方法の1つで行い 得る。リポフェクションは、市販のキット、例えばDOTAP(Boehringer-Man nheim)またはlipofectin(BRL)に提供されている試薬を用いて行い得る。リン 酸カルシウム/DNA沈殿、リポフェクション、直接インジェクション、および エレクトロポレーションは好ましい方法である。これらの手順において、0.5 X106ES細胞が組織培養皿にプレートされ、以下の混合物でトランスフェク トされる:直線化APPクローンおよび1mgのpSV2neoDNA(Southe rn および Berg,J.Mol.Appl.Gen.1:327-341(1982))であって、50mglipof ectin(BRL)の存在下に沈殿させ、最終容100μlとしたもの。細胞は選択培 地に供され、これは、G418(200および500μg/mlの間)で補われ たDMEM中、10%胎児ウシ血清を含む。G418に耐性の細胞のコロニーは 、クローニングリングで単離し、拡大(expanded)させる。薬剤耐性のクローン からDNAを抽出し、APP770cDNAプローブを用いるサザンブロットを 用 いて、APP配列を有するクローンを同定し得る。PCR検出法を用いても、対 象クローンを同定し得る。 ES細胞に導入されるDNA分子はまた、Capecchi(1989)に記載された、相同 組換え工程によって染色体中へ組み込まれ得る。直接インジェクションは、高効 率の組み込みを生じる。所望のクローンは、インジェクトされたES細胞のプー ルから調製されたDNAのPCRによって同定し得る。プール内の陽性細胞は、 細胞クローニングに続くPCRによって同定し得る(ZimmerおよびGruss,Natur e 338:150-153(1989))。エレクトロポレーションによるDNA導入は、効率が より低く、選択工程を要する。組換え事象(例えばneo耐性)の陽性選択、お よび二重陽性−陰性選択(例えばneo耐性およびガンシクロビル耐性)、およ びその後の、PCRによる所望のクローンの同定の方法は、Joynerら,Nature 3 38:153-156(1989)およびCapecchi(1989)に記載されている。その教示は、一般的 に知られており、本明細書において援用される。 2.胚の回収およびES細胞のインジェクション 雄と交尾させた、自然周期または過剰排卵させた雌マウスを用いて、ES細胞 の移入のための胚を採取し得る。マウスを用いる場合、この目的にはC57BL /6株を使うことが好ましい。適切な齢の胚は、交尾成功後約3.5日に回収す る。交尾した雌をCO2窒息または頚部脱臼により屠殺して、切り出した子宮角 から胚を洗出し(flushed)、10%仔ウシ血清を含むダルベッコの改変必須培 地中に置く。約10〜20ES細胞を、内径約20μmのガラスミクロ針を用い て、胚盤胞へとインジェクトする。 3.胚の偽妊娠雌への移植 ランダム周期の成熟雌マウスを精管切除した雄と対にする。Swiss Webster、 ICRまたは他のマウス株がこの目的に使用し得る。受容雌は、ES細胞含有胚 盤胞での移植に要求されるとき交尾後2.5〜3.5日であるように、交尾させ る。胚移植の際に、受容雌は、体重1g当たり0.015mlの2.5%アベル チンの腹腔内注射で麻酔させる。卵管直上の体壁を切開することによって、卵巣 を暴露させ、卵巣と子宮とを外に出す(externalized)。子宮角に25ゲージの 針で穴を開け、そこを通して胚盤胞を移植する。移植後、卵巣および子宮を体内 に押し戻し、切開口を2縫合で閉じる。さらなる移植をすべき場合は、この手順 を反対側で繰り返す。 トランスジェニックマウスおよびラットの同定、特徴付け、および利用 トランスジェニック齧歯類は、そのDNAを分析することにより同定され得る 。この目的で、尾のサンプル(1〜2cm)を、3週齢の動物から除去し得る。 これらまたは他のサンプルからのDNAを次に調製し、サザンブロット、PCR 、またはスロットブロットによって分析してトランスジェニック創始(founder )(F0)動物およびその子孫(F1およびF2)を検出し得る。 A.病理学的研究 トランスジーンを有する種々のF0、F1およびF2動物を、Aβ沈着、APP またはAPP切断産物の発現、ニューロンまたは神経突起異常、および脳におけ る炎症応答の証拠について、免疫組織学により分析し得る。各トランスジェニッ ク系統からのマウスおよびラットの脳を固定しそして切片とする。切片をAPP および/またはAβと反応性の抗体によって染色する。フルオレセイン、ローダ ミン、西洋ワサビペルオキシダーゼ、またはアルカリ性フォスファターゼと結合 させた2次抗体を用いて、1次抗体を検出する。これらの方法は、脳の特定領域 におけるアミロイドプラークおよび他の病理学的病変の同定を可能にする。9か ら>50μmサイズの範囲のプラークが、AD患者の脳の中で、大脳皮質におい て特徴的に生じるが、扁桃核、線条体および間脳を含む濃灰白質においても観察 され得る。切片はまた、アルツハイマーのプラークを診断し得る他の抗体で染色 し得、これらの抗体は、APP、Alz−50、タウ、A2B5、神経フィラメ ント、シナプトフィシン、MAP−2、ユビキチン、補体、ニューロン特異的エ ノラーゼなどの抗原、およびアルツハイマー病理の特徴である他の抗原を認識す る(Wolozinら,Science 232:648(1986);HardyおよびAllsop,Trends in Pharm .Sci.12:383-388(1991); Selkoe,Ann.Rev.Neurosci.12:463-490(1989); Ar aiら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2249-2253(1990); Majochaら,Alner.Assoc. Neuropathology Abs 99:22(1988); Mastersら,Proc.Natl.Acad.Sci.82:4245-4 249(1985); Majochaら,Can J Biochem Cell Biol 63:577-584(1985))。チオフ ラビンSおよびCongo Redでの染色もまた、神経突起プラークおよびNFT内で の アミロイドの存在およびAβ沈着の共局在化を分析するために行い得る。 B.APPおよびAβ発現の分析 1.mRNA メッセンジャーRNAは、トランスジェニック動物の細胞系および組織から、 酸グアニジウムチオシアナート−フェノール:クロロホルム抽出法によって単離 し(ChomaczynskiおよびSacchi,Anal Biochem 162:156-159(1987))、発現レベ ルをノーザンブロット、RNAseおよびヌクレアーゼ保護アッセイによって決 定し得る。 2.タンパク質 APP、Aβ、およびAPPの他のフラグメントは、APP細胞質外ドメイン 、Aβ領域、Aβ1-42、Aβ1-40、APPβ、FLAPP+APPα、およびA PPのC−末端に特異的なポリクローナルおよびモノクローナル抗体を用いて検 出され得、またそうされてきた。ヒト配列特異的な多様な抗体、例えば10D5 および6C6は、この目的に非常に有用である(Gamesら(1995))。 3.ウエスタンブロット分析 タンパク質画分は、組織ホモジネートおよび細胞溶解物から単離され、例えば 以下に記載のように、ウエスタンブロット分析に付され得る:Harlowら,Antibo dies: A Laboratory Manual,(Cold Spring Harbor,NY,1988); Brownら,J.Ne urochem 40:299-308(1983);およびTate-Ostroffら,Proc Natl Acad Sci 86:745 -749(1989)。 簡単に言うと、タンパク質画分は、Laemmliサンプル緩衝液中で変性させ、S DS−ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動させる。タンパク質は次に、ニトロ セルロース膜に、エレクトロブロッティングによって転写させる。フィルターを ブロックし、1次抗体とインキュベートし、そして最後に酵素結合2次抗体と反 応させる。その後の適切な発色基質とのインキュベーションは、APP由来タン パク質の位置を明らかにする。 C.病理学的および行動的研究 1.病理学的研究 免疫組織学的およびチオフラビンS染色は、本明細書中の他の箇所で記載され るように行われる。 インサイチュハイブリダイゼーション:放射能または酵素的に標識された核酸 プローブを用いて、mRNAをインサイチュで検出し得る。プローブは、細胞の 透過を良好にするために、分解または調製して約100ヌクレオチドの長さとす る。固定化またはパラフィン包埋サンプルについての、Chouら,J.Psych.Res.2 4:27-50(1990)のハイブリダイゼーション手順を以下に概説するが、同様な手順 は凍結材料として切片にしたサンプルでも用い得る。インサイチュハイブリダイ ゼーションのためのパラフィンスライドは、キシレン中で脱ロウして、段階的な 一連のエタノールで再水和させ、最後にリン酸緩衝化食塩水(PBS)ですすぐ 。切片を、新鮮な4%パラホルムアルデヒド中で後固定する。スライドをPBS で2回5分間洗浄し、パラホルムアルデヒドを除去する。次に切片を、20μg /mlプロテインキナーゼK溶液での処理で透過可能にする(permeabilized) 。切片を、4%パラホルムアルデヒド中で再固定し、バックグラウンドのプロー ブ結合を生じるベース分子を、0.1Mトリエタノールアミン、0.3M酢酸無 水物溶液で10分間アセチル化する。スライドをPBSで洗浄し、次に段階的な 一連のエタノールで脱水させ、風乾する。切片を、センスプローブをコントロー ルとして、アンチセンスプローブでハイブリダイズさせる。適切な洗浄の後、結 合した放射能プローブをオートラジオグラフィーで検出し、または酵素標識した プローブを適切な発色基質との反応によって検出する。 2.行動的研究 学習および記憶欠陥を評価するために設定された行動試験が、用いられる。こ のような試験の例として、モリスの水迷路(Morris,Learn Motivat.12:239-260 (1981))がある。この手順では、動物は、水を満たし、水面直下に水浸した退避 プラットフォームを有する循環プールに置かれる。動物が隣接する可視表示に向 かって進むことにより見つけられるように、可視マーカーがプラットフォームに 置かれる。または、動物は、プラットフォームの位置を示す位置表示が置かれな い、より複雑な型の試験に供される。この型では、動物は遠くの可視表示との関 係でプラットフォームの位置を学ぶ必要があり、参照および作用記憶(working memory)の評価に用い得る。水迷路における学習欠陥が、PDAPPトランスジ ェニックマウスで示された。Aβ−含有タンパク質のトランスジェニック発現の 効果を評価するための行動分析の例を、実施例9に記載する。 記憶機能のオペラント行動研究:開示されたトランスジェニック動物の記憶機 能は、記憶関連食餌行動の試験により評価し得る(Dunnett,"ラットにおけるオ ペラント遅延マッチングおよび非マッチング位置"Behavioral Neuroscience,Vo lume I: A Practical Approach(編者Sagal,IRL Press,N.Y.,1993)123-136頁; Zornetzen,Behav.Neur.Biol.36:49-60(1982))。トランスジェニックおよび 非トランスジェニックマウスを、2成分オペラント手順において食餌報償を得る べく訓練する。一成分は、遅延型空間的可変スケジュールである。このスケジュ ールのもとに、マウスは、現在のトライアルで別のレバーを押すことにより報償 が得られるために、異なる遅延時間にわたって、前回のトライアルで自己がどの レバーを押したかを憶えなければならない。これは、動物の直近のまたは「作用 」記憶の目安を与える。第二の成分は、識別型空間的可変スケジュールである。 このスケジュールの元、マウスは、発光したいずれかのレバーを押すことにより 報償が得られる。この識別行動は、参照記憶の例である。トランスジェニックお よび非トランスジェニックの2群のマウスは、経時的に、例えば3月齢からその 有用な寿命の最後まで研究され、これはコリン作動性アンタゴニストに対する感 受性およびこれらの記憶課題についての行動障害の発達を評価する目的に資する 。開示されたトランスジェニックマウスは、コリン作動性アンタゴニストの記憶 攪乱効果に対する感受性が増強され、そして「作用」および参照記憶についての 障害を伴って、アルツハイマー病の認識欠陥のモデルとなることが期待される。 コリン作動性アンタゴニストでの投与−応答試験(challenges)を、種々の齢で 行い得る。これらの記憶行動試験はまた、開示されたトランスジェニック動物の 行動障害への化合物の効果を比較するためにも用い得る。この場合、2群のマウ スは、試験化合物が投与されたトランスジェニックマウスと、試験化合物が投与 されなかったトランスジェニックマウスとからなる。 情動反応性および対象の認識:開示されたトランスジェニック動物の種々の機 能が、歩行運動活動、新規な環境または新規な対象に対する情動反応性、および 対象の認識を試験することにより評価し得る。最初の評価セットは、異なる齢 の同じ動物で行われ(個々の動物がそれ自体のコントロールである)、それらの 作業を、AD患者において重篤な障害を示す型の記憶である、歩行運動活動、新 規な環境または新規な対象に対する情動反応性、および対象の認識について、試 験する目的に資する。第1日目、トランスジェニックおよび非トランスジェニッ クのコントロールマウスは、個々に、中央プラットフォームを有する四角い開放 フィールドに置かれる。30分間、各動物について、水平および垂直方向の活動 、およびプラットフォームの横断が、5分のブロックで記録される。第2日目、 各動物を、1時間の間隔をおいて、2つのトライアルに供する。最初のトライア ルでは、2つの同一の対象が開放フィールドに置かれ、動物は3分間の探索を許 される。第2のトライアルでは、対象の一方を新たな対象で置換して、動物が既 存のおよび新規な対象を探索するのに費やす時間が、次の3分間に記録される( EnnaceurおよびDelacour,Behav.Brain Res.31:47-59(1988))。動物を次に、 不安の指針と考えられている、新規物恐怖(neophobic)行動について試験する 。ここでは、動物に、既存のおよび新規な環境の間を自由に移動する機会が与え られる。 その後、同じ動物に種々の学習課題を与え、その学習および記憶能力を調査す る。最初に、空間的認識記憶について、T−迷路遅延可変課題において、6時間 および24時間の遅延時間で試験する。この型の記憶は、海馬の損傷に対して非 常に感受性であることが示されている。各グループの動物の半数を次に、上記の 、正に補強されたレバー押し課題において訓練する。これは、動物の作業の訓練 後の改善(これは海馬の活性化に関与することが示されている)を測定するため に用い得る。動物の別の半数は、8アームのラジカル迷路における空間的識別に おいて訓練して(OltonsおよびSamuelson,J.Exp.Psychol.[Animal Behav,]2:9 7-116(1976))、作用および参照を評価し、記憶能力の良い指針を与える、方策 (アングルの好み)を分析する目的に資する。バー−レバー押し課題において訓 練され試験された、2〜3月齢の動物は、9〜10月齢でラジカル迷路において 訓練され試験され得、その逆も可能である。作用記憶欠陥が、ラジカルアーム迷 路において、PDAPPトランスジェニックマウスで示された。 2つのさらなる群を、9〜10月齢で、上記と同一の行動試験に供し得、これ は、2〜3月齢で行われた行動スクリーニングがさらなる学習および記憶能力に 影響するかどうかを決める目的に資する。 これらの記憶行動試験はまた、開示されたトランスジェニック動物の行動障害 への化合物の効果を比較するためにも用い得る。この場合、2群のマウスは、試 験化合物が投与されたトランスジェニックマウスと、試験化合物が投与されなか ったトランスジェニックマウスとからなる。 トランスジェニックマウスについて適用される手順は、トランスジェニックラ ットについても同様である。 D.好ましい特徴 開示されたトランスジェニック動物の上記の表現型の特徴は、開示されたトラ ンスジェニック動物のうち動物モデルとして好ましい型を同定するために用い得 る。開示されたトランスジェニック動物のうち動物モデルとして好ましい型を同 定するためにやはり用い得る、さらなる表現型の特徴およびこれらの特徴を測定 するためのアッセイは、実施例6に記載される。これらの特徴は、好ましくは、 アルツハイマー病において観察される表現型の特徴に類似するものである。開示 されたトランスジェニック動物のうち動物モデルとして好ましい型を同定するた めにやはり有用な、APPおよびAβマーカーを、以下に記載する。これらのマ ーカーまたは表現型の特徴のいずれかまたは全ては、単独でまたは組み合わせて 、開示されたトランスジェニック動物の好ましい型を同定するために用い得る。 例えば、脳組織におけるCongo Redで染色され得るプラークの存在は、開示され たトランスジェニック動物を好ましいものと同定し得る表現型の特徴である。好 ましいトランスジェニック動物(上述)において存在するある種のAPP関連タ ンパク質の発現レベルは、好ましいトランスジェニック動物を同定するための独 立した特徴であることが意図される。従って、最も好ましいトランスジェニック 動物は、APP関連タンパク質の1つまたはそれ以上について開示した発現レベ ルを示し、かつ上記の表現型の特徴の1つまたはそれ以上を示す。特に好ましい 表現型の特徴(その存在が動物を好ましいトランスジェニック動物と同定させる )は以下のものである:Congo Redで染色され得るアミロイドプラークの存在(K elly(1984))、12月齢までに電子顕微鏡観察によって同定される細胞外アミロ イド原線維の存在、および、12月齢までに電子顕微鏡観察によって同定される I型ジストロフィー性神経突起の存在(シナプスタンパク質およびAPPを含む 、球形の神経突起から構成される;Dicksonら,Am J Pathol 132:86-101(1988); Dicksonら,Acta Nuropath.79:486-1493(1990); Masliah ,J Neuropathol Ex p Neurol 52:135-142(1993); Masliahら,Acta Nuropath.87:135-142(1994); W angおよびMunoz,J Neuropathol Exp Neurol 54:548-556(1995))。これらの特 徴の検出の例は、実施例6に提示される。トランスジェニック動物は、14月齢 時点で、Congo Redで染色され得るアミロイドプラークを有することが最も好ま しい。 アルツハイマー病の処置のための化合物のスクリーニング トランスジェニック動物、またはトランスジェニック動物に由来する動物細胞 は、標準的な方法論を用いて、アルツハイマー病の処置における潜在的な効果に ついて化合物をスクリーニングするために使用され得る。このようなADスクリー ニングアッセイにおいて、化合物は、期間にわたって、そして種々の投薬量で、 動物に投与されるか、またはこれらの動物に由来する細胞の培養培地に導入され 、次いで動物または動物細胞は、上記の手順および以下の実施例に記載される手 順を用いて、APPの発現またはプロセシングにおける変化、他のADマーカーの発 現レベルまたは局在、組織病理学、および/または、動物の場合、行動について 試験される。一般に、行動試験における任意の改善(AD関連性マーカーの変化、 AD関連性組織病理学の重篤度の減少、AβまたはAPP切断産物の発現の減少、およ び/または処置動物において観察されるADと相関される他の化合物の、存在、非 存在、もしくはレベルの変化(未処置の動物と比べて))は、アルツハイマー病 を処置するために有用な化合物の指標である。特異的タンパク質、コード転写産 物、酵素活性もしくは生化学的活性、および/またはこれらのタンパク質の組織 病理学は、ADに関連し、かつADの特徴であり、本明細書中でマーカーと呼ばれる 。ADに特徴的なこれらのマーカーの発現または局在は、どちらも検出されている か、または開示されるトランスジェニック動物に存在することが予測される。こ れらのマーカーは、測定または検出され得、そしてこれらの測定値は、処置した トランスジェニック動物と未処置のトランスジェニックとの間で比較され、試験 化合 物の効果が決定され得る。ADスクリーニングアッセイに有用なマーカーは、ADに 関連するこれらのマーカーの検出可能な変化に基づいて選択される。多くのこの ようなマーカーは、ADにおいて同定されており、そして開示されるトランスジェ ニック動物において検出されているか、またはこれらの動物に存在することが予 測されるかのいずれかである。これらのマーカーは、それらの性質、位置、また は機能に基づいていくつかのカテゴリーに分けられる。ADスクリーニングアッセ イに有用なマーカーの好ましい例は、以下に記載される、Aβ関連性マーカー、 プラーク関連性マーカー、細胞骨格マーカーおよび神経マーカー、炎症性マーカ ー、ならびにニューロンマーカーおよび神経伝達物質関連性マーカーの群である 。 A.Aβ関連性マーカー。 APPおよびAβの種々の形態の発現は、上記のおよび以下の実施例において記載 されるように、免疫組織化学およびELISA定量測定の両方により直接測定され得 、そして処置トランスジェニック動物および未処置トランスジェニック動物にお いて比較され得る。現在、2つの形態のAPP産物(APPおよびAβ)が見出されて いることが知られている(HaassおよびSelkoe,Cell 75:1039-1042(1993))。こ れらは、時間依存性の様式でADの病原と内因的に関連することが示されている。 それゆえ、好ましいアッセイは、トランスジェニックマウスにおけるAPPおよびA β発現の年齢関連性変化を比較する。実施例6において記載するように、Aβの 増加はPDAPPマウスの加齢の間に示されている。 アッセイ測定についての好ましい標的は、アルツハイマー病を有する個体にお いて増加することが知られているAβマーカーであり、これらは全Aβ(Aβtot) 、Aβ1-42(Aβ11-42;アミノ酸1-42を有するAβ)、Aβ1-40(アミノ酸1-40を有 するAβ)、AβN3(pE)(AβN3(pE));AβX-42(AβX-42;アミノ酸42で終わる Aβ形態);AβX-40(AβX-40;アミノ酸40で終わるAβ形態);不溶性Aβ(Aβins oluble );および可溶性Aβ(Aβsoluble;Kuoら、J.Biol.Chem.271(8):407 7-4081(1996))。AβN3(pE)は、3位にピログルタミン酸を有する(Saido、N euron 14:457-466(1995)).AβX-42はAβ13-42のようなAβの任意のC末端形態を いう。Aβinsolubleは、Gravina、J.Biol.Chem.270:7013-7016(1995)に記 載のように 回収されるAβの形態である。APPβはまた、βセクレターゼ活性の量を評価する ために特異的に測定され得る(Seubertら、Nature 361:260-263(1993))。これ らのAβ形態およびそれらのアルツハイマー病との関連のいくつかは、Haassおよ びSelkoe(1993)により記載されている。Aβtot、Aβ11-42、およびAβX-42の 検出および検定を実施例6に記載する。一般的に、Aβの特異的形態は、特異的 抗体を用いて下記のように定量的または定性的のいずれかでアッセイされ得る。 Aβの形態におけるアミノ酸の位置をいう場合、この位置は、APPのAβ領域に対 応する。Aβのアミノ酸1は、APPのアミノ酸672に対応し、そしてAβのアミノ酸 42は、APPのアミノ酸714に対応する。 アッセイ測定のための標的として好ましいのはまた、APPマーカーである。例 えば、分泌されるAPPの異なる形態(APPαおよびAPPβと呼ばれる)はまた、測 定され得る(Seubertら、Nature 361:260-263(1993))。他のAPP形態はまた、ア ルツハイマー病に影響をおよぼす化合物についての潜在性を評価するアッセイの ための標的として作用し得る。これらとしては、FLAPP+APPα、完全長APP、APP のC末端フラグメント(特に、C100(APPの最後の100アミノ酸)およびC57〜C 60(APPの最後の57〜60アミノ酸))、ならびにAβ1-40に対応する領域を含む任 意の形態のAPPが挙げられる。 APP形態はまた、アルツハイマー病に影響をおよぼす化合物についての潜在性 を評価するアッセイのための好ましい標的である。APPおよびAPP転写産物の絶対 レベル、異なるAPP形態およびそれらの切断産物の相対レベル、ならびにAPPの発 現またはプロセシングの局在化は、すべてアルツハイマー病と関連するマーカー であり、潜在的な治療学的化合物での処置の効果を測定するために使用され得る 。プラークおよび神経組織へのAPPの局在化は、これらのアッセイのための特に 好ましい標的である。 定量的測定は、多くの標準的なアッセイを用いて達成され得る。例えば、転写 産物レベルは、PNase保護を含むRT-PCRおよびハイブリダイゼーション法、ノー ザン分析、ならびにRドット分析を用いて測定され得る。APPおよびAβレベルは 、ELISA、ウエスタン分析により、および免疫組織学的に染色した組織切片の比 較によりアッセイされ得る。免疫組織学的染色はまた、特定の組織および細胞型 へ のAPPおよびAβの局在化をアッセイするために使用され得る。このようなアッセ イは上述されており、そして特定の例は以下に提供される。 B.プラーク関連性マーカー。 多様な他の分子はまた、ADを有する個体のプラークおよび開示されるトランス ジェニック動物において存在し、そしてプラークおよび神経組織における不在が 検出され得る。プラークおよび神経組織に存在するこれらのマーカーの量は、未 処置のトランスジェニック動物の年齢とともに増加することが予測される。好ま しいプラーク関連性マーカーは、アポリポタンパク質E、グリコシル化最終生成 物、アミロイド成分、進行性(advanced)グルコシル化最終生成物(Smithら、Pr oc.Natl.Acad.Sci.USA 91:5710(1994))、成長阻害性因子、ラミニン、IV型 コラーゲン(KalariaおよびPerry(1993);Uedaら(1993))、進行性グリコシル化 生成物のレセプター(RAGE)、およびユビキチンである。 上述のマーカーは、プラークおよび神経組織の特異的成分を検出するために使 用され得るが、プラークの位置および範囲はまた、周知の組織化学的染色(例え ば、Congo RedおよびチオフラビンS)を用いることにより、上記のようにおよ び以下のいくつかの実施例において記載するように決定され得る。 C.細胞骨格マーカーおよび神経マーカー。 ADと関連する細胞骨格マーカーにおける多くの変化はまた、トランスジェニッ クPDAPPマウスにおいて検出されている。これらのマーカーは、ADスクリーニン グアッセイにおいて使用され得、ADに対する化合物の効果が達成され得る。細胞 骨格マーカーにおける多く変化が、プラークと関連する神経細線維のもつれまた はジストロフィー神経突起のいずれかにおいて生じる(Kosikら(1992);Loves toneおよびAnderton(1992);BrandanおよびInestrosa(1993);Trojanowskiら (1993);Masliahら(1993))。 以下は、ADにおけるおよび/またはADと関連する変化を示す好ましい細胞骨格 マーカーおよび神経マーカーである。これらのマーカーは検出され得、そして変 化が決定され得、開示されるトランスジェニック動物に対する化合物の効果が測 定され得る。スペクトリンはADにおいて分解の増加を示す。タウおよび神経フィ ラメントは、ADにおける高リン酸化(hyperphosphorylation)の増加を示し、お よびユビキチンのレベルがADにおいて増加する。タウ、ユビキチン、MAP-2、神 経フィラメント、ヘパリン硫酸、およびコンドロイチン硫酸は、ADにおけるプラ ークおよび神経組織に局在化し、そして一般に正常な局在化から変化する。GAP4 3レベルは、海馬において減少し、そして異常にリン酸化されたタウおよび神経 フィラメントがPDAPPトランスジェニックマウスにおいて存在する。 D.炎症性マーカー。 アルツハイマー病はまた、炎症性マーカーの対応する増加を伴う、免疫炎症性 応答を刺激することが知られている(FredericksonおよびBrunden(1994);McG eerら(1991);Woodら(1993))。以下は、ADにおけるおよび/またはADと関連 する変化を示す、好ましい炎症性マーカーである。これらのメーカーにおける検 出の変化は、ADスクリーニングアッセイにおいて有用である。急性期(acute ph ase)タンパク質マーカーおよび膠マーカー(例えば、α1アンチトリプシン、 C反応性タンパク質、α2-マクログロブリン(Tooyamaら,Molecular & Chemical Neuropathology 18:153-60(1993))、膠原線維酸性タンパク質(GFAP)、Mac I、F4/80、およびサイトカイン(例えば、IL-1αおよびβ、TNFα、IL-8、MIP-1 α(Kimら,J.Neuroimmunology 56:127-134(1995))、MCP-1(Kimら,J.Neuro logical Sciences 128:28-35(1995);Kimら,J.Neuroimmunology 56:127-134(1 995);Wangら,Stroke 26:661-665(1995))、ならびにIL-6)、これらすべては 、ADにおいて増加し、そして開示されるトランスジェニック動物において増加す ることが予測される。補体マーカー(例えば、C3d,C1q、C5、C4d、C4bp、およ びC5a-C9)は、プラークおよび神経組織に局在化する。主要組織適合性複合体( MHC)糖タンパク質(例えば、HLA-DRおよび有LA-A、D、C)は、ADにおいて増加 する。小膠マーカー(例えば、CR3レセプター、MHC1、MHCII、LCD31、CD11a、CD 11b、CD11c、CD68、CD45RO、CD45RD、CD18、CD59、CR4、CD45、CD64、およびCD4 4(Akiyamaら,Brain Research 632:249-259(1993)))は、ADにおいて増加す る。ADスクリーニングアッセイに有用なさらなる炎症性マーカーとしては、以下 が挙げら れる:α2マクログロブリンレセプター、線維芽細胞増殖因子(Tooyamaら,Neur oscience Letters 121:155-158(1991))、ICAM-1(Akiyamaら,Acta Neuropath ologica 85:628-634(1993))、ラクトトランスフェリン(Kawamataら,America n Journal of Pathology 142:1574-85(1993))、C1q、C3d、C4d、C5b-9、Fcγ RI、FcγRII、CD8(McGeerら,Can J Neurol Sci 16:516-527(1989))、LCA(C D45)(McGeerら(1989);Akiyamaら,Journal of Neuroimmunology 50:195-201 (1994))、CD18(β2インテグリン)(AkiyamaおよびMcGeer,Journal of Neur oimmunology 30:81-93(1990))、CD59(McGeerら,Brain Research 544:315-31 9(1991))、ビトロネクチン(McGeerら,Canadian Journal of Neurological S ciences 18:376-379(1991);Akiyamaら,Journal of Neuroimmunology 32:19-28 (1991))ビトロネクチンレセプター、β3インテグリン(Akiyamaら(1991)) 、Apo J、クラステリン(clusterin)(McGeerら,Brain Research 579:337-341 (1992))、2型プラスミノゲンアクチベーターインヒビター(Akiyamaら,Neur oscience Letters 164:233-235(1993))、CD44(Akiyamaら,Brain Research 6 32:249-259(1993))、ミッドカイン(Midkine)(Yasuharaら,Biochemical & Biophysical Research Communications 192:246-251(1993))、マクロファー ジコロニー刺激因子レセプター(Akiyamaら,Brain Research 639:171-174(1994 ))、MRP14、27E10、およびインターフェロンα(Akiyamaら,Journal of Neuro immunology 50:195-201(1994))。炎症または酸化ストレスと関連するさらな るマーカーとしては、4-ヒドロキシノネナール(hydroxynonenal)プロテイン結 合体(Uchidaら,Biochem.Biophys.Res.Comm.212:1068-1073(1995);Uchidaお よびStadtman,Methods in Enzymology 233:371-380(1994);Yoritakaら,Proc.N atl.Acad.Sci.USA 93:2696-2701(1996))、IκB、NFκB(Kaltschmidtら,Mole cular Aspects of Medicine 14:171-190(1993))、cPLA2(Stephensonら,Neur obiology Dis.3:51-63(1996))、COX-2(Chenら,Neuroreport 6:245-248(199 5))、マトリクスメタロプロテイナーゼ(Backstromら,J.Neurochemistry 58:9 83-992(1992);Bignamiら,Acta Neuropathologica 87:308-312(1994);Debお よびGottschall,J.Neurochemistry 66:1641-1647(1995);Peressら,J.Neuropat hology & Experimental Neurology 54:16-22(1995))、膜脂質ペルオキシド化 、 タンパク質酸化(Hensleyら,J.Neurochemistry 65:2146-2156(1995);Smithら,Pr oc.Natl.Acad.Sci.USA 88:10540-10543(1991))および減少したATPアーゼ活性 (Markら,J.Neuroscience 15:6239(1995))。これらのマーカーは検出され得 、そして変化が検出され得、開示されるトランスジェニック動物に対する化合物 の効果が測定される。 E.ニューロンおよび神経伝達物質関連性マーカー。 ニューロンおよび神経伝達物質生化学における変化は、ADと関連し、そして開 示されるPDAPP動物に存在している。ADにおいて、皮質および海馬のコリン作動 性神経支配が大いに減少する。これは合成酵素コリンアセチルトランスフェラー ゼの非常に大きな欠損、アセチルコリンエステラーゼ、シナプトソームコリン取 り込み(ヘミコリニウム結合(hemicholinium inding)により測定される)、な らびにアセチルコリンの合成および放出により示される(Rylettら(1983);Sim sら(1980);Coyleら,Science 219:1184-1190(1983);DaviesおよびMaloney,La ncet 2:1403(1976);Perryら,Lancet 1:189(1977);Simsら,J.Neurochem.40: 503-509(1983))。これらのすべては有用なマーカーである。これらのマーカ ーは、ADスクリーニングアッセイにおいて使用され得、ADに対する化合物の効果 が決定され得る。基底(basal)前脳ニューロンの欠損もまた存在し、そしてガ ラニン(galanin)系は、ADにおいて肥大性になる。 ADにおける上記のマーカーの変化に加えて、皮質および海馬に突出する基底前 脳コリン作動性ニューロンの萎縮および欠損(Whitehouseら、Science 215:1237- 1239(1982))、ならびにエントリナル(entorhinal)皮質ニューロンの変化(V an Hoesanら、Hippocampus 1:1-8(1991)もまた存在する。これらの観察に基づ く、これらの酵素活性の測定値、ニューロンの大きさ、およびニューロンのカウ ント数は、開示されるトランスジェニック動物において減少することが予測され 、それゆえ、ADスクリーニングアッセイにおいて、検出のための有用な標的であ る。基底前脳ニューロンは、神経成長因子(NGF)に依存性である。脳由来神経 栄養分子(BDNF)はまた、開示されるトランスジェニック動物の海馬において減 少し得、それゆえADスクリーニングアッセイにおける検出のための有用な標 的である。 インビトロでの組織培養物ならびに脳切片の両方において、APPおよびAβの放 出は、ムスカリンレセプターの剌激により影響されることもまた示されている。 同様の発見がまた、ホスホイノシトールターンオーバー(phosphoinosital turn over)に連結された他のアゴニストの適用により得られている(Nitschら(1992 );Hungら,J.Biol.Chem.268:22959-22962(1993);Nitschら,Proceedings of t he Eighth Meeting of the International Study Group on the Pharmacology o f Memory Disorders Associated with Aging 497-503(1995);MasliahおよびTe rry(1993);GreenamyreおよびMaragos(1993);McDonaldおよびNemeroff(1991 );Mohrら(1994);Perry,British Medical Bulletin 42:63-69(1986);Maslia hら,Brian Research 574:312-316(1992);Schwagerlら,Journal of Neurochemi stry 64:443-446(1995))。これらの観察に基づいて、神経伝達物質アゴニス トは、開示されるトランスジェニック動物のAβの産生を減少させることが可能 である。この理論に基づいて、神経伝達物質レセプターに対する化合物の効果を 測定するスクリーニングアッセイは、ADを処置するのに有用な化合物を同定する ためにあるいは使用され得る。 コリン作動性系において十分に示された(well-documented)変化に加えて、 他のレセプター系(例えば、セロトニン作動性レセプター系、アドレナリン作動 性レセプター系、アデノシンレセプター系、およびニコチンレセプター系)にお ける機能不全もまた示されている。これらの変化に特徴的なマーカー、ならびに ADにおいて代謝変化および構造変化の両方を示す他のニューロンマーカーを、以 下に記載する。これらのマーカーのレベルおよび/または局在化における変化は 、初期のマーカーを測定および検出するために記載された類似の技術を用いて、 測定され得る。 以下は、ADにおけるおよび/またはADと関連する変化を示す好ましい細胞骨格 マーカーおよび神経マーカーである。カテプシン(cat)D、Bおよびニューロン 糸タンパク質(Neuronal Thread Protein)レベル、ならびに延長因子2のリン 酸化がADにおいて増加する。Cat D、B、プロテインキナーゼC、およびNADPHは 、ADにおけるプラークおよび神経突起組織中に局在化する。ニコチンレセプター 、 5-HT2レセプター、NMDAレセプター、α2-アドレナリン作動性レセプター、シナ プトフィシン、p65、グルタミンシンセターゼ、グルコーストランスポーター、P PIキナーゼ、ドレブリン(drebrin)、GAP43、シトクロームオキシダーゼ、ヘム オキシゲナーゼ、カルビンジン、アデノシンA1レセプター、モノアミン代謝産物 、コリンアセチルトランスフェラーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、およびシ ナプトソームコリン取り込みの活性および/またはレベルは、すべて、ADにおい て減少する。 ADと関連するか、またはAβでの細胞の処置後に関連する、さらなるマーカー としては、以下が挙げられる:(1)cPLA2(Stephensonら,Neurobiology of Di seases 3:51-63(1996))、これはADにおいてアップレギュレートされる、(2 )ヘムオキシゲナーゼ-1(Premkumarら,J.Neurochemistry 65:1399-1402(1995 );Schipperら,Annals of Neurology 37:758-768(1995);Smithら,American Jo urnal of Pathology 145:42-47(1994);Smithら,Molecular & Chemical Neurop athology 24:227-230(1995))、c-jun(Andersonら,Experimental Neurology 125:286-295(1994);Andersonら,J.Neurochemistry 65:1487-1498(1995))、 c-fos(Andersonら(1994);Zhangら,Neuroscience 46:9-21(1992))、HSP27 (Renkawekら,Acta Neuropathologica 87:511-519(1994);Renkawekら,Neurore port 5:14-16(1993))、HSP70(Cisseら,Acta Neuropathologica 85:233-240 (1993))、およびMAP5(Geddesら,J.Neuroscience Research 30:183-191(199 1);Takahashiら,Acta Neuropathologica 81:626-631(1991))、これらはAD、 およびAβ処置後の皮質細胞において誘導される、ならびに(3)junB、junD、f osB、fral(Estusら,J.Cell Biology 127:1717-1727(1994))、サイクリンD1 (Freemanら,Neuron 12:343-355(1994);Kranenburgら,EMBO Journal 15:46-54 (1996))、p53(Chopp,Current Opinion in Neurology & Neurosurgery 6:6-1 0(1993);Sakhiら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:7525-7529(1994);Woodおよび Youle,J.Neuroscience 15:5851-5857(1995));NGFI-A(Vaccarinoら,Molecul ar Brain Research 12:233-241(1992))、ならびにNGFI-B、これらはAβ処置 後の皮質細胞において誘導される。 F.ADマーカーの量および局在の測定。 定量的測定は、多くの標準的なアッセイを用いて達成され得る。例えば、転写 産物レベルは、RT-PCRおよびハイブリダイゼーション法(RNase保護、ノーザン 分析、およびR-ドット分析を含む)を用いて、測定され得る。タンパク質マーカ ーレベルは、ELISA、ウエスタン分析により、および免疫組織化学的に染色した 組織切片の比較によりアッセイされ得る。免疫組織科学的染色はまた、特定の組 織および細胞型へのタンパク質マーカーの局在化をアッセイするために使用され 得る。ADマーカーの局在化および組織化学的結合は、組織化学的検出方法(抗体 染色、レーザースキャニング共焦点画像化、および免疫電子顕微鏡)により決定 され得る。このような技術の例は、Masliahら(1993)および以下の実施例6に 記載されている。 レセプターおよび酵素マーカーの場合、レセプターまたは酵素の活性が測定さ れ得る。例えば、神経伝達物質代謝酵素(例えば、コリンアセチルトランスフェ ラーゼおよびアセチルコリンエステラーゼ)の活性は、放射計による標準的な酵 素活性アッセイを用いて測定され得る。 ある神経伝達物質レセプターの活性は、ホスホイノシトール(PI)ターンオー バーを測定することにより決定され得る。これは、アゴニストでのレセプターの 刺激後のイノシトールの蓄積の測定を包含する。有用なアゴニストとしては、コ リン作動性レセプターについてはカルバコール、およびグルタミン作動性レセプ ターについてはノルエピネフリンが挙げられる。脳組織に存在するレセプターの 数は、レセプターへのリガンドの結合を定量的に測定することにより、評価され 得る。 レセプターリガンドおよび神経伝達物質のレベルおよびターンオーバーは、種 々の時点で行う定量的アッセイによって決定され得る。ドーパミンターンオーバ ーは、DOPACおよびHVAを用いて測定され得る。MOPEG硫酸は、ノルエピネフリン ターンオーバーを測定するために使用され得、そして5-HIAAはセロトニンターン オーバーを測定するために使用され得る。例えば、ノルエピネフリンレベルは、 コントロールと比較して12〜13月齢のPDAPPトランスジェニックマウスの海馬に おいて20%減少することが示されている。一般的に、上述のアッセイは以下の文 献、例えば、Rylettら(1983);Simsら(1980);Coyleら,Science 219:1184-119 0(1983);DaviesおよびMaloney,Lancet 2:1403(1976);Perryら,Lancet 1:189 (1977);Simsら,J.Neurochem.40:503-509(1983)に記載されるように行われ 得る。これらのマーカーはまた、Bymasterら,J.Pharm.Exp.Ther.269:282-289( 1994)により記載されている。 G.培養細胞を用いるスクリーニングアッセイ。 化合物の治療学的潜在性を決定するためのスクリーニングアッセイはまた、開 示されるAPP構築物についてのトランスジェニック動物に由来する細胞、および 開示される構築物で安定にトランスフェクトされた細胞培養物を用いて行われ得 る。例えば、このようなアッセイは、以下の様式で培養細胞に対して行われ得る 。細胞培養物は、国際特許出願第94/10569号およびCitronら(1995)に記載され る様式で、一般にトランスフェクトされ得る。次いで、得られたトランスジェニ ック細胞またはトランスフェクト細胞培養物は、Corning 96ウエルプレートにお いて、ダルベッコ最小必須培地プラス10%ウシ胎児血清中、ウェル当たり1.5〜2. 5×104細胞でプレートされ得る。 10%二酸化炭素で平衡化したインキュベーターにおける37℃での一晩のインキ ュベーション後、培地を除去し、そして試験する化合物を含有する培地で、2時 間の前処理の期間に置き換え、そして細胞を上述のようにインキュベートした。 処理に使用される化合物の最終濃度で、ジメチルスルホキシドの濃度が0.5%を超 えない、好ましくは約0.1%を超えないように、試験する化合物を含むストックを 、100%ジメチルスルホキシド中で最初に調製する。 前処理期間の終わりに、上述のように、培地を再び除去し、そして試験される 化合物を含む新鮮な培地で置き換え、そして細胞をさらに2〜16時間インキュベ ートする。処理後、プレートをBeckman GPRにおいて、1200rpmで5分間室温で遠 心分離して、馴化培地から細胞残査をペレット化させる。各ウェルから、100μL の馴化培地またはその適切な希釈物を、国際特許出願第94/10569号に記載される ように抗体266(Aβのアミノ酸13〜28に対して指向される抗体)で予めコートし たELISAプレート中に移し、そして4℃で一晩保存した。標識抗体6C6(Aβのア ミノ酸1〜16に対して指向される)を用いるELISAアッセイを行い得、産生され たAβの量を測定し得る。異なる捕獲および検出抗体はまた使用され得る。 化合物の細胞傷害性効果は、Hansenら、J.Immun.Method.119:203-210(198 9)の方法の改変により測定される。組織培養プレートに残存する細胞に、25μl の3,(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド (MTT)ストック溶液(5mg/mL)を添加して1mg/mLの最終濃度にする。細胞を1 時間37℃にてインキュベートし、そして細胞活性を等容量のMTT溶解緩衝液(50% ジメチルホルムアミド中の20% w/v ドデシル硫酸ナトリウム、pH4.7)の添加に より停止する。完全な抽出は、室温での一晩の振とうにより達成される。OD562n m とOD650nmとの間の差異をMolecular DeviceのUVmaxマイクロプレートリーダー 、または細胞生存のインディケーターとしての等価物において測定する。 Aβ ELISAの結果は、標準曲線に合わせられ、そしてng/mL Aβとして表される 。細胞傷害性を標準化するために、これらの結果はMTT結果で割られ、そして化 合物をの非存在下で行われるコントロールアッセイからの結果のパーセンテージ として表される。 本明細書中に引用された全ての刊行物は、参考として本明細書中に援用される 。これらの刊行物に含まれる情報(これについて、その刊行物を引用する)は、 一般に公知である。 実施例1:NIH3T3およびPC12細胞におけるpMTAPP-1の発現。 クローンpMTAPP-1は、図1aに示すAPP770発現構築物の1例である。ここで使 用されるプロモーターは、メタロチオネイン(metallothionine)プロモーター である。安定な細胞株を、NIH3T3およびPC12細胞株(ATCC #CCL92およびCRL1721 )をトランスフェクトすることによって得る。500,000のNIH3T3またはPC12細胞 を、100mmディッシュにプレーティングし、そして最終容量100μl中で、50mgの リポフェクチン(Gibco,BRL)の存在下で沈澱させた、5mgのSalIフラグメント と1mgのpSV2neo DNA(SouthernおよびBerg(1982))との混合物を用いてトラン スフェクトした。PC12細胞についてはポリリジンでコーティングしたプレートを 用いた。この細胞は通常組織培養ディッシュに良好に接着しない。細胞を、DMEM またはRPMI中に10%ウシ胎児血清を含有し、かつG418を補充した選択培地で増殖 させた。500mg/ml(生物学的重量)および250mg/mlのG418を用いて、それぞれ、 NIH3T3およびPC12細胞からコロニーを選択した。トランスフェクションの15日後 、G418に耐性の細胞のコロニーをクローニングリングによって単離し、そしてT フラスコ中で拡大させた。細胞中のAPP cDNAの存在を、MullisおよびFaloona,M ethods Enzymol.155:335-350(1987)(この教示は、一般に公知であり、そして 本明細書中に援用される)の手順を用いるPCRによって検出した。 各細胞株からの25コロニーにおけるAPPの発現を、免疫染色(Majochaら(1988) )によって分析した。細胞をサブコンフルエントまで増殖させ、そして4%パラ ホルムアルデヒド、0.12M NaCl、および20mm Na3PO4(pH7.0)を含有する溶液中 で固定した。これらを、合成Aβ配列(Mastersら(1985); GlennerおよびWong) に対する1次モノクローナル抗体(Ronald Majocha博士,Massachusetts Genera l Hospital,Boston,MAにより提供された)とともに、続いて一般化された、ビ オチンに結合された抗マウス抗体(Jackson ImmunoResearch Labs,PA)ととも に一晩インキュベートした。次いで、アビジン-西洋ワサビペルオキシダーゼ(H RP)(Vector Labs,Burlingame,CA)、および色素原としてのジアミノベンジ ジン(Majochaら(1985))を添加することにより、免疫染色を行なった。結果は 、pMTAPP-1ベクターが、NIH3T3およびPC12細胞の両方においてAPPを発現してい ることを示した。 実施例2:PC12細胞におけるpEAPP-1の発現。 pEAPP-1は、図1aに示すAPP770発現構築物の1例である。ここで使用されるプ ロモーターは、25kbのヒトAPP遺伝子プロモーターである。この構築物由来のDNA を、上記のように、PC12細胞にトランスフェクトした。pEAPP-1でトランスフェ クトした細胞の特定のクローンは、神経成長因子(NGF)で処理したPC12細胞に よって示される分化表現型と、形態学的に類似の分化表現型を示した。PC12細胞 は通常、かなり円く、かつ平坦な細胞である。pEAPP-1でトランスフェクトした これらの細胞は、神経突起に似た細胞質伸長物(extension)を有する。NGFで処 理したPC12細胞は、非常に長い神経突起伸長物を伸ばした。pEAPP-1でトランス フェクトした13のPC12細胞クローンを、選択し、そして繁殖させた。これらの細 胞クローンのうちの8クローンは、自発的な分化表現型を示し、クローン1-8、1 -1、および1-4は最も強い表現型を示した。実施例1に記載したようなAβに対 する抗体を用いた、pEAPP-1でトランスフェクトしたPC12細胞の染色により、分 化を示すこれらの細胞はまた、APPも発現していることが示された。pMTAPP-1ク ローンでトランスフェクトしたPC12細胞は、たとえAPP770のcDNAが発現されると してもこの表現型を示さなかったので、これらの結果は、ヒトプロモーターから のAPP770の発現が細胞の生理機能に関して新規の特性を有することを示唆する。 実施例3:PC12細胞におけるpMTA4の発現。 pMTA4は、図4aに示される構築物のタイプの1例である。ここで、使用され るプロモーターは、メタロチオネインプロモーターである。この構築物がコード するタンパク質は、図4aに示したタンパク質とはわずかに異なる。APP770 cDN Aクローンを、Asp718で消化した。これは、57位の後を切断する(Kangら(1987 )の番号システム)。得られた5'伸長部位を、Klenow酵素を用いてフィルイン した(Sambrookら(1989))。同一のDNA調製物をまた、EcoRIで切断した。これも また、2020位の後を切断する。得られた5'伸長部位をKlenow酵素を用いてフィ ルインした(Sambrookら(1989))。この分子の自己連結は、このようにコードさ れた短縮型タンパク質が、リーダー配列、続いてAβの配列Phe-Arg-Val-Gly-Se r-で始まるAβの短縮されたバージョン、続いてAPPの56の末端アミノ酸を含む 、発現クローンを生じる。この構築物由来のDNAを、上記のように、PC12細胞中 にトランスフェクトした。 実施例4:MT-1プロモーターの制御下でAPPを発現するトランスジェニックマウ スの生成。 前核胚に、pMTAPP-1ベクターDNAをマイクロインジェクションすることによっ て、トランスジェニックマウスを作製した。pMTAPP-1は、図1aに示す構築物の タイプの1例である。ここで、APP770コード配列はメタロチオネインプロモータ ーに作動可能に連結されている。マウス胚へのマイクロインジェクションのため の手順は、Hoganら(1986)によるManipulating the Mouse Embryoに記載される 。この手順の簡単な説明のみを、以下に記載する。 マウスを、Taconic Laboratories(German Town,New York)から入手した。Sw iss Webster雌性マウスを、胚の回復(retrieval)および移植のために用いた。 B6D2F1雄性マウスを交配のために用い、そして精管切除したSwiss webster種畜 を用いて、偽妊娠を刺激した。 A.胚の回収。 雌性マウス(4〜8週齢)に、5IUの妊馬血清ゴナドトロピン(PMSG; Sigma )、続いて48時間後に5IUのヒト絨毛膜ゴナドトロピン(hCG; Sigma)を用いて 過剰排卵を誘導させた。hCG注射の後直ちに、雌を雄とともに入れた。hCGの21時 間後に、交配した雌の切除した卵管から胚を回収し、0.5%のウシ血清アルブミ ン(BSA; Sigma)を含有するダルベッコリン酸緩衝化生理食塩水に入れた。周囲 の卵丘細胞を、ヒアルロニダーゼ(1mg/ml)を用いて除去した。次いで、前核 胚を洗浄し、そして7%CO2、5%O2、および88%N2で湿潤雰囲気を含有する37. 5℃のインキュベーター内の、0.4%のBSAを含有するEarle平衡塩溶液(EBSS)中 に、インジェクション時まで置いた。 B.マイクロインジェクション。 Elutip-DTMで精製したSalI DNAを、5mM Tris(pH7.4)および0.1mM EDTA中に 、マイクロインジェクションのために3μg/mlの濃度で溶解した。極微針および 保持ピペットを、DKIモデル720pipette pullerのFisher凝固チューブ(Fisher) から引っ張った。次いで、保持ピペットを、約70μm(0.D.)で折り、そしてNar ishige microforge(model MF-83)で約30μmのI.D.に口焼きした。ピペットを 、Nikon Diaphot顕微鏡に取り付けたNarishige micromanipulatorに装備した。 空気を満たしたインジェクションピペットに、保持ピペットに対してチップを折 った後に、チップ中をDNA溶液で満たした。胚(30〜40の群)を、マイクロマニ ピュレーションのためのパラフィンオイル下で100μl滴のEBSS中に置いた。胚を 、方向をあわせ、そして保持ピペットで保持した。次いで、インジェクションピ ペットを、雄の前核中に挿入した(通常大きい方)。ピペットが膜を通り抜けな かった場合、直ちに載物台を軽くたたいて貫通を補助した。次いで、核を注入し 、そしてこの注入を、核の膨張によってモニターした。注入後、胚の群をレシピ エントの雌に移入するまでEBSS中に置いた。 C.移入。 ランダム周期の成体雌性マウスを、精管切除したSwiss Websterの雄とつがわ せた。レシピエントの雌をドナーの雌と同時に交配させた。移入時に、雌をアベ ルチンで麻酔した。卵管を、一回の正中背面切開により露出させた。次いで、卵 管の直上の体壁を通るように切開した。次いで、卵巣嚢を、時計用のピンセット を用いて裂いた。移入すべき胚を、DPBS中に、かつ移入ピペットの先端に置いた (約10〜12の胚)。ピペットの先端を卵管漏斗部に挿入し、そして胚を移入した 。移入後、切開を2本の縫合糸によって縫合した。 D.トランスジーン組み込みについてのマウスの解析。 3週齢以上で、約1cm長の尾のサンプルを、DNA分析のために切除した。尾の サンプルを、0.7mlの5mM ris(pH8.0)、100mM DTA、0.5%SDS、および350μg のプロテイナーゼKの存在下で、55℃で一晩振盪させながらインキュベーション することによって消化した。消化した材料を、等容量のフェノールで1度抽出し 、そして等容量のフェノール:クロロホルム(1:1混合物)で1度抽出した。 上清を、70μlの3M酢酸ナトリウム(pH6.0)と混合し、そしてDNAを、等容量の 100%エタノールを添加することによって沈澱させた。DNAを、微量遠心でスピン ダウンし、70%エタノールで1度洗浄し、乾燥させ、そして100μlのTE緩衝液( 10mM Tris(pH8.0)および1mM EDTA)中に溶解した。 各サンプルからの10〜20μlのDNAを、BamHIで消化し、1%アガロースゲルに おいて電気泳動し、ニトロセルロース紙上にブロッティングし、そして32P標識 したAPP cDNAフラグメントとハイブリダイズさせた。トランスジェニック動物を 、ハイブリダイズしたニトロセルロースフィルターのオートラジオグラフィーに よって同定した。このDNAをまた、APP DNAの800bpフラグメントを生成する合成 プライマーを用いて行うPCRによって分析した。 全部で671の前核胚をマイクロインジェクションし、そのうち73匹の生存した 子供、および6匹の死亡した子供が生まれた。DNA分析によって9匹のトランス ジェニックマウス(5匹の雌および4匹の雄)が同定され、これらをF1および F2トランスジェニックを生じさせるために交配した。これらの動物は、上記の ように、種々の組織におけるAPPのmRNAおよびタンパク質の発現、ならびに行動 性異常および病理学的異常の分析について分析され得る。この構築物を有するト ランスジェニックマウスは、トランスジェニックRNAを発現する。 実施例5:cDNA/ゲノムコード配列の組み合わせを含むAPP構築物の構築。 イントロン6、7、および8を含むcDNA/ゲノムAPP構築物を、エクソン1〜6 および9〜18をコードするAPP cDNAと、イントロン6、7、8、ならびにエクソ ン7および8をコードするゲノムAPP配列とを組み合わせることによって調製し た(図6を参照のこと)。pUCベクター中の都合のよい挿入のための十分に小さ なスプライシングカセットを作製するために、イントロン配列中に2つの欠失を 作製した。1つでは、イントロン6の中(イントロン6の143位)からエクソン 7の始まりの上流に位置するBamHI部位(エクソン7の始まりの前1658bp)まで の欠失を作製した。もう一つでは、イントロン8の中(イントロン8中の最初の BamHI部位)からエクソン9の始まりの前の263 bpの部位までの欠失を作製した 。混乱を避けるため、これらの短縮型のAPPイントロン6および8を、本明細書 中でイントロンΔ6およびイントロンΔ8という。BamHI部位は、これらの欠失 の部位で操作され、その結果、これらはBamHI部位の存在によって印を付けられ る。PDAPPと呼ばれるこの構築物において、エクソン7および8ならびにイント ロン7は、イントロン7中の唯一のXhoI部位が破壊されていることを除いて、イ ンタクトなゲノム配列である。 短縮したイントロンを含むDNAフラグメントは、以下のように生成される:Bam HI部位を、PCR変異誘発によってイントロン6のヌクレオチド中の143bpで操作し (「PCRによる変異誘発」PCR technology: Current Innovations(Griffithおよ びGriffith編、CRCPress,1994)69-83頁)、そして別のBamHI部位を、PCR変異 誘発によってエクソン9の始まりの前の263bpで操作した。これらの部位を、そ れぞれ、エクソン6およびイントロン6、ならびにイントロン8およびエクソン 9の接合点を含む別のAPPゲノムDNAクローン中に操作し、改変したAPPゲノムDNA クローンを生じた。 全カセットを、以下のようにAPP cDNAクローン中に組み立てた(図11)。エク ソン1〜5およびエクソン6の一部を含むAPP cDNAの889bpのBamHI−XcmIフラグ メント(配列番号5のヌクレオチド1〜843を含む)を、挿入部位から下流のBam HIおよびXhoI部位を含むベクター中にクローン化してAPP770x-オリゴ-xを作製し た。次いで、APP770x-オリゴ-xを、XcmIおよびBamHIで切断した。次いで、2つ のフラグメントを、上記のエクソン6およびイントロン6の接合点を含む改変さ れたAPPゲノムDNAクローンから、XcmIおよびBamHIで切断することにより得た。 エクソン6中のXcmIからイントロン6中のXcmIまでの得られた34bpのフラグメン ト、およびイントロン6中のXcmIからイントロン6の位置143bpで人工的に作製 したBamHI部位までの131bpを、3点連結(three-way llgation)工程においてAP P770x-オリゴ-x中に連結してAPP770x-E6オリゴ-xを作製した。フラグメントの方 向を、配列決定によって確認した。次いで、APP770x-E6オリゴ-xを、BamHIおよ びXhoIで切断した。次いで、イントロン8とエクソン9との接合点を含む改変し たAPPゲノムDNAクローン由来の313bpのBamHIおよびXhoIフラグメントを、APP770 x-E6オリゴ-x中に連結してAPP770xE6E9xを作製した。 次いで、APP770xE6E9xを、BamHIで切断し、そしてKPIおよびOX-2ドメイン(エ クソン7および8)をコードするAPPゲノムDNAの6.8kbのBamHIフラグメントをこ の部位に挿入した。このフラグメントは、エクソン7の始まりの上流1658bpのBa mHI部位で開始し、そしてイントロン8中の最初のBamHI部位まで伸長する。この BamHIフラグメントを、APP遺伝子のこの部分をコードするラムダファージゲノム クローンから得た。このクローンは、Stratageneから得られるLambda FIXIIベク ター中のヒト胎盤ゲノムライブラリーから入手された。このBamHIフラグメント は本来はXhoIを含んでいた。このXhoI部位は、切断、フィルイン、および再連結 によって破壊された。欠失の位置を、図10に図解する。エクソン1〜8および9 の一部、ならびにイントロン6、7、および8を含むこのクローンを、「APPス プライシングカセット」と名付けた。APPスプライシングカセットを、NruIおよ びXhoIで切り離し、そしてHardy変異を有するAPP cDNAのNruI-XhoI cDNAフラグ メントを置き換えるために使用した。APP cDNAのこの変異形態を、部位特異的変 異誘発によってヌクレオチド2145位のGをTに変換することによって作製した。 これにより、コードされるアミノ酸はValからPheに変化する。得られた構築物は 、cDNAゲノムAPPの組み合わせ「ミニ遺伝子」である。 この構築物を生成するために用いたAPPゲノムクローン由来のAPPエクソン7お よび8を含む6.8kbのBamHIフラグメントの配列決定により、イントロン7が2.6k bの長さであること、そしてイントロン8中の最初のBamHI部位(APPミニ遺伝子 構築物中に操作されたイントロン8中の欠失の上流部位)が、エクソン8の末端 より下流の2329bpであることが示された。このことは、Yoshikaiら(1990)およ びYoshikaiら(1991)により公表されたAPP遺伝子の制限マップと一致しない。 彼らのマップと本発明者らの配列との比較により、Yoshikaiらは彼らの制限マッ ピングにおいて2つのEcoRIフラグメントの順番を交換したことが示唆される。 エクソン8を含む1.60kbのEcoRIフラグメントは実際、1.48kbのEcoRIフラグメン トの上流であり、そしてYoshikaiらがイントロン7中にマッピングした1.48kbの EcoRIフラグメントは実際、イントロン8中にある。本発明者らは、ヒトDNAから PCRで生成したフラグメントのサイズ測定によって、エクソン8を含むEcoRIフラ グメントに関してこの位置を確認した。 このAPPミニ遺伝子は、PDGF-Bプロモーターに作動可能に連結されて哺乳動物 細胞におけるAPP cDNA/ゲノム構築物の発現を提供する。PDGFβ鎖の5'隣接配列 を、APPミニ遺伝子の始まりのNruI部位の上流に挿入した。このフラグメントは 転写開始部位の1.3kb上流(ここに、PDGF-Bプロモーターが存在する)、および 5'非翻訳領域の約70bpを含み、AurII部位で終わる(Higginsら(1994))。240 bpのBamHIからBclIまでのフラグメントを有する後期SV40ポリアデニル化シグナ ルを、APPミニ遺伝子の下流に付加した。PDGF-Bプロモーター、APPスプライシン グカセット、Hardy変異、およびSV40ポリアデニル化シグナルを組み合わせたこ の構築物を、PDAPP(図9)という。 実施例6:PDAPP構築物を含むトランスジェニックマウス。 実施例5に記載したPDAPP構築物を用いて、トランスジェニックマウスを生成 した。上記の標準的な技術を用いるマイクロインジェクションによって、トラン スジェニックマウスを生成した。PDAPP DNAを、2細胞期で胚中にマイクロイン ジェクションした。マイクロインジェクションの前に、プラスミド配列(pUC) を、SacIおよびNotIの消化によって除去した。7匹の創始(founder)マウスを 生成し、そして109系統を広範な分析に用いた。ヘテロ接合体の動物のみを用い た。4世代由来の104匹の動物のサザン分析により、約40コピーのトランスジー ンが単一部位に挿入され、そして安定な様式で遺伝されたことが示された。ヒト APPメッセンジャーRNAは、トランスジェニックマウスの数種の組織で産生された が、脳において特に高レベルに産生された。RNA保護アッセイにより、Quonら(1 991)、Muckeら、Brain Res.666:151-167(1994),McConlogueら、Neurobiol.A ging 15:S12(1994)、およびHigginsら、Ann Neurol.35:598-607(1994)によって 以前に記載されたニューロン特異的エノラーゼ(NSE)プロモーターに駆動され るAPPトランスジーンを発現するマウス系統においてよりも、109系統の動物の脳 において、少なくとも20倍多いAPPの発現が示された。 A.APP転写物およびタンパク質の発現。 RNAを、ChomaczynskiおよびSacchi,Analyt.Biochem.162:156-159(1987)に 記載されるように、脳組織から単離し、そしてヒト特異的APPプライマー(5'-CC GATGATGACGAGGACGAT-3'、配列番号7;5'-TGAACACGTGACGAGGCCGA-3'、配列番号 8)を用いて、94℃で1分、60℃で40秒、および72℃で50秒の40サイクルを使用 して、Wangら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.86:9717-9721(1989)に記載され るように、RT-PCRに供した。RT-PCR分析は、トランスジェニック動物の脳におけ るヒトAPPの695、751、および770イソ型をコードする転写物の存在を実証したが 、非トランスジェニック同腹子由来の脳におけるその存在を実証しなかった。ト ランスジェニックマウスRNA由来のヒトAPPRT-PCRバンドの同一性を、サブクロー ニングおよび配列決定によって確認した。 PDAPPトランスジェニックマウス、NSE-APPトランスジェニックマウス、非トラ ンスジェニックマウス、ならびにADに罹患したヒトおよび罹患していないヒトの 脳におけるAPP転写物の相対的レベルおよびオルタナティブスプライシングを、R Nase保護アッセイにおいて比較した(Rockensteinら、J.Biol.Chem.270:2825 7-28267(1995))。PDAPPマウスは、非トランスジェニックコントロールよりも約 5倍高い総APP mRNAレベル、およびほとんどのNSE-APPトランスジェニックマウ スよりも少なくとも20倍高いヒトAPP mRNAレベルを発現した。NSEで駆動される ヒトAPP発現は、マウスAPP mRNAのレベルに影響を及ぼさないが、PDAPPトランス ジェニックマウスは、マウスAPP転写物において有意な30%の減少を示した。非 トランスジェニックマウスの脳におけるマウスAPP770:751:695 mRNAの相対的発 生量は、およそ1:1:35であったが、PDAPPトランスジェニックマウスの脳 における対応するヒトAPP mRNAレベルは、5:5:1であった。 ホロ-APPの分析を、0.5mM EDTA、10μg ml-1ロイペプチン、および1mM PMSF を含有する10容量のPBS中での脳のホモジナイゼーションにより行なった。サン プルを、12,000gで10分間スピンし、そしてペレットをRIPA(150mM NaCl、50 mM Tris(pH8.0)、20mM EDTA、1.0%デオキシコール酸塩、1.0% Triton X-100、 0.1% SDS、1mM PMSF、および10μg ml-1ロイペプチン)中に再懸濁した。サン プル(それぞれ30μgの総タンパク質を含む)を、SDS-PAGEによって分析し、Imm obilon膜に移し、そしてホロ-APP抗体である抗-6(抗Bx 6)(Oltersdorfら、J .Biol.Chem.285:4492-4497(1990)に記載される)、または8E5モノクローナル 抗体のいずれかと反応させた。8E5は、ヒトAPPの残基444-692を含む細菌性融合 タンパク質に対して調製され(Oltersdorfら(1990))、そしてヒト特異的であ り、マウスAPPに対する交差反応性を本質的に示さない。トランスジェニックマ ウス109系統およびコントロールの同腹子の脳組織における総APP発現(ヒトおよ びマウス)の、C末端APP抗体である抗-6を用いたイムノブロット分析により、 トランスジェニックマウスにおいてははるかに高い発現レベルが示された。ホロ -APPポリクローナル抗体である抗-6またはヒト特異的APPモノクローナル抗体で ある8E5のいずれかを用いた脳のホモジネートのイムノブロット分析により、内 因性マウスAPPレベルまたはADの脳におけるAPPレベルのいずれかよりも、トラン スジェニックマウスにおけるヒトAPPの過剰発現が、海馬において少なくとも3 倍高いレベルで示された。 Aβのイムノブロット分析のために、9月齢のマウスの脳を、5mlの6Mグア ニジンHCl,50mM Tris(pH7.5)中でホモジナイズした。ホモジネートを、100,0 00gで15分間遠心分離し、そして上清をH2Oに対して一晩透析し、1mM PMSFおよ び25μg ml-1ロイペプチンを含むPBSに調整した。この材料を、抗体266樹脂を用 いて免疫沈降させ、そしてSeubertら、Nature 359:325-327(1992)によって記載 されるように、ヒト特異的Aβ抗体である6C6を用いてイムノブロットした。こ のヒト特異的Aβ抗体(6C6)を用いて、4kDのβアミロイド免疫反応性ペプチド を、トランスジェニック動物の脳から単離した。これは、Aβの相対的分子量に 一致する。脳のAβレベルは、以前記載されたヒトAPPトランスジェニックマ ウスにおいてよりも109系統の動物において少なくとも10倍高かった。トランス ジェニック動物由来の初期の16日の皮質細胞培養物は、Seubertら(1992)およ びMcConlogueら(1994)によって記載されたように、そして実施例8に記載する ように、ヒト特異的Aβ酵素結合免疫吸着アッセイによって培地中に検出される ような、Aβ1-42の実質的画分(5ng ml-1の総Aβ;0.7 ng ml-1のAβ1-42) を含むヒトAβを構成的に分泌した。従って、109系統の動物はその脳において 、ヒトAPP mRNA、ホロ-APP、およびAβを非常に過剰発現した。 B.PDAPPトランスジェニックマウスの組織病理。 109系統の5世代に相当する、180匹のトランスジェニックおよび160匹の月齢 の匹敵する非トランスジェニックの月齢の匹敵するコントロール(4〜20月齢) 由来の脳を、組織病理学的に広範に調べた。いくつかのマウスの脳を取り出し、 そして48時間アルコール固定液中に入れ、その後パラフィン包埋した(Araiら、 Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.87:2249-2253(1990))。他のマウスを生理食 塩水、続いて0.1Mリン酸ナトリウム中の4%パラホルムアルデヒドで潅流した。 パラフィンに包埋した脳について、トランスジェニックおよび非トランスジェニ ックマウス由来の6μmの冠状または側矢状(parasaggital)の切片を、ポリ-L- リジンでコーティングしたスライド上に、互いに近接させて置いた。切片を脱パ ラフィン処理し、再水和させ、そして0.03%H2O2で30分間処理し、その後、1: 1,000希釈のAβ抗体、R1280(Tamaokaら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.89: 1345-1349(1992))とともに4℃で一晩インキュベーションした。吸着実験のた めに、10%の水性ジメチルスルホキシド中の合成ヒトAβ1-40ペプチド(Games ら、Neurobiol.Aging 13:569-576(1992))を、希釈した抗体に添加して最終濃 度7.0μMにし、そして37℃で2時間インキュベーションした。希釈物を、切片に アプライし、そして標準抗体溶液と同じ条件下でプロセスした。次いで、ペルオ キシダーゼウサギIgGキット(Vector Labs)を、推奨されたように、色素原とし て3,3'-ジアミノベンジジン(DAB)とともに使用した。同様に固定したヒトAD脳 を、同一条件下で同時にプロセスした。 4月齢の前に、明らかなAβ沈着は検出されなかった。しかし、約4月齢まで に、トランスジェニック動物は、海馬、脳梁、および大脳皮質においてヒトAβ の沈着を示し始めた。これらのAβプラークは、加齢とともに増加し、そして8 月齢までに、30〜200μmの多数の沈着が認められた。動物が、9ヶ月以上加齢し た場合、Aβ染色パターンがADのパターンに類似するまで、プラークの密度が増 加した。脈管のアミロイド(AD病理の別の特徴)が、より高齢のマウスで発生し た。強い病理はまた、PDAPPベクターから生成された別のトランスジェニック系 統(35系統)においても観察された。 種々の形態のAβ沈着が、種々のAβ抗体(十分に特徴づけられたヒト特異的 Aβ抗体、ならびにAβ1-42の遊離のアミノ末端およびカルボキシ末端に特異的 な抗体を含む)の使用の結果として明らかに明白であった。抗体9204(Saidoら 、J.Biol.Chem.289:15253-15257(1994)に記載される)は、Aβ1-5に特異的 であり、そしてこれを7.0μg ml-1の濃度で使用した。Aβ1-42に特異的である 抗体277-2を、標準的な免疫化プロトコル(注射あたり500μg)を用いてカチオ ン化BSA(「Super Carriers」;Pierce)に結合したペプチドシステイン-アミノ ヘプタン酸-Aβ33-42で、New Zealand白ウサギを免疫化することによって調製 した。特異的な抗体を、アガロースビーズ上に固定化した免疫原に対して、血清 からアフィニティー精製した。抗体277-2とインキュベーションする前に、切片 を80%蟻酸で、1〜2分間処理した。検出のために、抗体を、ペルオキシダーゼ ウサギIgGキット(Vector Labs)を用いて反応させた。次いで、生成物を、色素 原としてDABを用いて可視化した。次いで、いくつかの切片を、1:500希釈のポ リクローナル抗GFAP(Sigma)とともに4℃で一晩インキュベーションした。GFA P抗体を、アルカリ性ホスファターゼ抗ウサギIgGキットおよびアルカリ性ホスフ ァターゼ基質キット1(Vector Labs;製造者の推奨に従って用いた)を使用して 反応させた。さらなる切片を、1:40希釈で用いられるF480抗体(Serotec)と ともに一晩インキュベーションして、小膠細胞を可視化した。次いで、マウスペ ルオキシダーゼキット(Vector Labs)を製造者の推奨に従って用いた。いくつ かの切片を、標準的な手順(Dicksonら、Acta Neuropath.79:486-493(1990)) を用いて、チオフラビンSで染色し、そして、最大波長440nmのFITCフィルター を通した紫外線を用いて調べた。 連続切片により、多数のプラークが9204および277-2抗体の両方でポジティブ に染色されることが実証された。Aβ沈着の形態は、拡散した不規則なタイプか らコアを有する濃縮プラークまでの範囲で変化した。ほぼ球状の、かつ星雲状で 不規則な沈着を、Aβの遊離アミノ末端に対して特異的な抗体9204で標識した。 Aβ沈着に関連する星状細胞グリオーシスは、膠原線維酸性タンパク質(GFAP) およびヒトAβに対する抗体を用いた2重免疫標識の後に明らかであった。濃縮 したAβのコアおよび「輪(halo)」が、いくつかのプラークで明らかであった 。非トランスジェニックの同腹子は、これらの神経病理学的変化を示さなかった 。免疫染色は、関連した合成ペプチドで十分に吸着可能であり、そして種々のプ ロセシング条件(パラホルムアルデヒドを用いた固定およびTrojanowski法を含 む)を用いて明らかであった。多数のプラークがチオフラビンSで染色され、そ していくつかはまた、Bielschowsky銀法を用いて染色され、そしてCongo Redで 複屈折し、これらの沈着の真のアミロイドの性質を示した。 プラークの大部分は、ADプラークにおいて見出されるグリオーシスと同様に、 GFAPポジティブ反応性星状細胞に個々に取り囲まれていた。トランスジェニック マウスの新皮質は、アメーバ状の外見、短くなった突起、そしてMac-1抗体での 染色によって規定されるような、広く活性化された小膠細胞を含んでいた。リン 酸化された神経フィラメントおよびリン酸化されたタウを認識する抗体による染 色は、異常なリン酸化が、ADに類似したPDAPPの脳において生じたことを示した 。これらのリン酸化は、ADにおいて観察され、そして神経細線維のもつれの形成 を妨げると考えられている。ペアードヘリカルフィラメント(PHF)は、未だPDA PPマウスにおいて検出されていないが、異常にリン酸化された神経フィラメント およびタウの検出は、ADにおけるPHFの形成に関連し、そしてその最初の段階で あると考えられる。 神経突起病理の明らかな証拠は、従来および共焦点免疫顕微鏡の両方を用いて 明らかである。40μmの厚さのビブラトーム(vibratome)の切片を、ポリクロー ナル抗シナプトフィシン(1:150;Dako)または8E5(7.0μg-1)と組み合わせ たR1280(1:1000)とともに、4℃で一晩インキュベーションした。いくつか の切片を、抗シナプトフィシンまたはモノクローナル抗MAP 2(1:20,Boehrin ger-Mannheim)とともにインキュベーションし、次いで、ヤギ抗ウサギビオチン 化抗体(1:100)と反応させ、続いてFITC結合ウマ抗マウスIgG(1:75)およ びアビジンDテキサスレッド(1:100)(Vector Labs)の混合物と反応させた 。二重免疫標識切片を、レーザー共焦点スキャンニングシステムMRC600(Bio-Ra d)を取り付けたZeiss Axiovert 35顕微鏡で調べた。テキサスレッドチャンネル は、R1280またはシナプトフィシン標識の画像を収集し、そしてFITCチャンネル は、シナプトフィシン、8E5、またはMAP 2標識を収集した。厚さ0.5μmの光学z -切片を、Masliahら、J.Neuropath.Exp Neurol.52:619-632(1993)に記載され る画像プロセシングおよび貯蔵と同様に、各領域から収集した。 多くのAβプラークが、ヒトAPP特異的抗体および抗シナプトフィシン抗体で 検出され得る歪んだ神経突起と密接に関連し、このことは、これらの神経突起が 、ADの脳において観察されるように、軸索の芽に部分的に由来することを示唆し た。プラークは、またADの脳のように、周囲の神経網を圧縮し、そして歪めてい た。シナプスおよび樹状突起の密度もまた、トランスジェニックマウスの海馬歯 状回の分子層において減少した。このことは、AD脳におけるシナプス前マーカー であるシナプトフィシン、および樹状突起マーカーであるMAP-2についての免疫 染色の減少によって明らかであった(Masliahら、Am.J.Path.138:235-246(19 91))。 細胞外Aβの存在の確認を、免疫電子顕微鏡法を用いて得た。免疫電子顕微鏡 法のために、マウスを、生理食塩水で灌流し、続いてカコジル酸緩衝液中の2.0 %パラホルムアルデヒドおよび1.0%グルタルアルデヒドで灌流した。40μmの厚 さのビブラトーム切片を、R1280抗体とともにインキュベーションし、そしてペ ルオキシダーゼウサギIgGキット(Vector Labs)を用いて反応させた。次いで、 Aβ沈着を伴う免疫標識した切片を、1.0%アンモニウムテトラオキシド中で固 定し、そしてエポン/アラルダイト中に包埋した後、Jeol CX100電子顕微鏡で超 薄切片を調べた(Masliahら、Acta Neuropath.81:428-433(1991))。 表3および4は、上記の結果の概要を示し、ADとPDAPPマウスとの間の細胞学 的および病理学的類似性を示す。調べた全ての特徴について、ペアードヘリカル フィラメントを除いては、PDAPPマウスはADに特徴的な病理を示した。これらの 知見は、トランスジェニック(TG)マウスにおけるヒトAPPの産生が、アミロイ ド沈着のみでなく、ADに関連する複合亜細胞性変性性変化の多くをも引き起こす のに十分であることを示す。 これらのトランスジェニックマウスの最も顕著な特徴は、そのアルツハイマー 様神経病理である。これには、ADの局所的特異性と類似した局所的類似性を伴う 、細胞外Aβ沈着、ジストロフィー性神経突起成分、グリオーシス、およびシナ プス密度の喪失が含まれる。プラーク密度は、これらのトランスジェニックマウ スにおいて、ヒトにおいてそうであるように(Selkoe,Rev.Neurosi.17:489-5 17(1994))、加齢とともに増加し、これは、ADについてもまた提唱されている( Maggioら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.89:5462-5466(1992))ように、その クリアランスを上回る進行性のAβ沈着を意味する。PDAPPトランスジェニック マウスは、ADの神経病理におけるAPP発現およびAβ沈着の第1の強力な新しい 証拠を提供する。このようなマウスはまた、薬物をヒトの試験に進める前に、A β産生を低下させ、そして/またはその神経毒性をインビトロで減少させる化合 物が、この動物モデルにおいて有益な効果を生じ得るか否かを試験するための、 十分に確固としたADモデルを提供する。 実施例7:PDGF-BプロモーターからAPPを発現するAPPトランスジーンの構築。 PDAPPトランスジェニックマウスは、3つの主要なヒトAPPイソ型のすべての発 現を可能にするスプライシングカセットを含む。ここで発現は、PDGF-Bプロモー ターによって駆動され、そしてこれは、家族性のAD変異の部位であるアミノ酸71 7に変異を含む。これらの特性、および上記の他の特性を独立して使用してアル ツハイマー病のモデルとして有用なトランスジェニックマウスを産生し得ること が予想される。このような構築物のいくつかの特定の例を、以下に記載する。 A.PDAPP-wtの構築。 アミノ酸717に対する変異が野生型に置換された、cDNA/ゲノムクローンPDAPP の野生型バージョンを構築した。これは、PDAPPの1448bpのXhoIからSpeIまでの フラグメント(これは、Val717がPheで置換されたHardy変異をコードするAPP cD NA配列の部分を含む)を、野生型APPクローンの1448bpのXhoIからSpeIまでのフ ラグメントで置換することによって達成された。このフラグメントは配列番号5 の1135位〜2588位の領域に対応する。PDAPPのイントロン配列はいずれも、この 置換によって置換または除去されていない。この構築物をPDAPP-wtという。PDAP p-wtおよびその構築の概略図を、図12に示す。 B.PDAPP-SwHaの構築。 アミノ酸670および671でSwedish変異が導入された、cDNA/ゲノムクローンPDAP Pの別のバージョンを構築した。プラスミドpNSE751.delta3'spl.swは、アミノ酸 670および671でそれぞれ、LysからAsnへ、およびMetからLeuへのSwedish変異を 含むヒトAPP751のcDNAを含む。このプラスミド由来の563bpのEcoRIからSpeIまで のフラグメントを、Hardy変異のPhe717を除いてはAPP cDNA配列の同一部分を含 む、PDAPPの対応する563bpのEcoRIからSpeIまでの対応するフラグメントで置換 した。このフラグメントは、配列番号5の2020位から2588位までの領域に対応す る。これは、pNSE.delta3'spl.sw/haをもたらす。これは、アミノ酸670および67 1でのSwedish変異、ならびにアミノ酸717でのHardy変異の両方を含む。 次いで、1448bpのXhoIからSpeIまでのフラグメントを、Swedish変異およびHar dy変異の両方を含むpNSE752.delta3'spl.sw/haの1448bpのXhoIからSpeIまでのフ ラグメントで置換し、PDAPP-Sw/Haを形成した。PDAPP-Sw/Haおよびその構築の概 略図を、図13に示す。 C.PDAPP695V-Fの構築。 APP695のみをコードするが、Hardy変異、PDGF-Bプロモーター、およびPDAPPの ベクター配列を保持する構築物を作製し得る。これは、APP配列のC末端部分、 およびポリアデニル化、pUC、およびPDGF-Bプロモーター配列を含むPDAPP由来の 6.6kbのXhoIからNruIまでのフラグメントを、ハイブリッドスプライスシグナル およびAPP配列の残りのN末端部分を(APP695 cDNAの911bpのXhoIからNruIまで のフラグメント上に)含むpCK695の1.2kbのXhoIからBclIまでのフラグメントに 連結させることにより達成され得る。ハイブリッドスプライスシグナルは上記の ものと同一であり、そしてベクターpohCK751(これは、Duganら、J.Biological Chem.270:10982-10989(1995)によって記載される)中にも存在する。pCK695は 、pohCK751の単純ヘルペスウイルス複製およびパッケージング配列が除去されて いること、ならびにこのプラスミドがAPP751の代わりにAPP695をコードすること を除いては、pohCK751と同一である。 このベクター中で、PDGF-BプロモーターはVal717のPheへの変異を含むAPP695 の発現を駆動する。ハイブリッドスプライスシグナルが、発現を潜在的に増強す るために含まれる。これに由来するさらなるベクター(任意のスプライスシグナ ルを欠失するか、または他のスプライスシグナルが付加されてこれと同じ機能を 獲得する)が構築され得る。 D.PDAPP751V-Fの構築。 APP751のみをコードするが、Hardy変異、PDGF-Bプロモーター、およびPDAPPの ベクター配列を保持する構築物が作製され得る。これは、APP配列の一部、ポリ アデニル化シグナル、pUc、およびPDGF-Bプロモーター配列を含む6.65kbのXhoI からKpnIまでのPDAPPのフラグメントを、ヒトAPP751 cDNA配列の残り(配列番号 3のヌクレオチド57〜1084)を含む1.0kbのKpnIからXhoIまでのフラグメントに 連結して、中間プラスミドPDAPPδsp751V-Fを作製することによって達成され得 る。ヒトAPP751の部分をコードする1.0kbのKpnIらXhoIまでのフラグメントは、 プラスミドpoCK751(これは、単純ヘルペスウイルス配列が除去されていること を除いてはpohCK751と同一である)から得られることができる。 次いで、スプライシング配列を導入するために、PDAPPの最初のイントロン( これは、イントロンΔ6である)を、PDAPPδsp751V-F中に挿入してPDAPP751V-F を作製する。これを達成するために、エクソン2から6、イントロンΔ6、およ びエクソン7の一部を含むPDAPPの2,758bpのAsp718からScaIまでのフラグメント を、PDAPPδsp751V-FのAsp718での完全消化およびScaIでの部分消化により得ら れる6,736bpのフラグメントに連結する。この6,736bpのフラグメントは、残りの さらなるAPP配列(エクソン1の一部、エクソン7の残り、およびエクソン9か ら18)、ポリアデニル化シグナル、pUC、およびアDGF-Bプロモーター配列を提供 する。得られる構築物をPDAPP751V-Fという。 このベクターにおいて、PDGF-Bプロモーターは、Val717のPheへの変異を含むA PP751の発現を駆動する。1つのスプライシングシグナル(イントロン6に由来 する)は、発現を潜在的に増強するために含まれる。これに由来するさらなるベ クター(任意のスプライスシグナルを欠失するか、または他のスプライスシグナ ルが付加されてこれと同じ機能を獲得する)が構築され得る。 E.PDAPP770V-Fの構築。 APP770のみをコードするが、Hardy変異、PDGF-Bプロモーター、およびPDAPPの ベクター配列を保持する構築物が作製され得る。これは、APPのエクソン2〜7 およびエクソン9の一部を含むPDAPP751V-FのKpnIからXhoIまでのフラグメント を、エクソン2〜8およびエクソン9の一部を含むAPP770 cDNAのKpnIからXhoI までのフラグメントと置換することによって達成され得る。このフラグメントは 、配列番号5のヌクレオチド57〜1140に対応する。得られる構築物をPDAPP770V- F という。 このベクターにおいて、PDGF-Bプロモーターは、Val717のPheへの変異を含むA PP770の発現を駆動する。PDAPP770V-Fは、PDAPP751V-F中に存在するイントロン 配列と同じイントロン配列を含む。これに由来するさらなるベクター(スプライ スシグナルが付加されて発現の増強を獲得する)が構築され得る。 実施例8:PDAPPマウスの脳組織におけるAPP発現産物の発現レベル。 実施例6で記載したPDAPPマウスの系統を、種々の齢のマウスの海馬、皮質、 および小脳の領域におけるAPPの数種の誘導体のレベルについて調べた。βセク レターゼ部位(APPβ)で切断されたAPP、およびAβの少なくとも12アミノ酸を 含むAPP(FLAPP+APPα;APPαと全長APP(FLAPP)との混合物)のレベルは、評価 したすべての齢で、所定の脳の領域内で、ほぼ一定であることが見出された。海 馬は、最も高いレベルのすべてのAPP形態を発現した。対照的に、Aβのグアニ ジンで抽出可能なレベルは、免疫組織化学的に観察されるアミロイドプラーク沈 着を反映する様式で、著しい齢依存性増加を示した。詳細には、海馬におけるA βのレベルは、4月齢の動物において見出されるレベルと比較して、8月齢まで に17倍、そして1年齢までに106倍増加した。1年齢で、Aβは海馬中の総タン パク質の約1%を構成する。大脳皮質もまた、加齢に伴うAβのかなりの増加を 示した。対照的に、小脳におけるAβの平均レベルは、すべての齢の群にわたっ て、比較的低く、そして変化しなかった。 Aβ1-42に特異的なELISAを用いる、これらの脳におけるAβのさらなる分析 により、このより長いバージョンは、若い動物の脳に存在するAβの19pモル/g の27%を構成することが示された;この割合は、12月齢の動物において690pモル /gの97%まで増加した。Aβ1-42の選択的沈着およびAβ沈着の空間的分布は、 PDAPPトランスジェニックマウスにおいて進行中の病理学的プロセスが、ヒトア ルツハイマー病状態に類似するというさらなる証拠である。 Aβ含有タンパク質のレベルを、Aβ、Aβ1-42、βセクレターゼ部位で切断 されたAPP(Seubertら(1993))、およびAβの最初の12アミノ酸を含むAPP(FLA PP+APPα;全長APPとαセクレターゼ切断APPとの混合物(Eschら))に特異的な 抗体で形成されたELISAの使用によって測定した。局所的変化およびAβの沈着 形態の両方における著しい類似性が、マウスモデルとヒトAD状態との間で注目さ れる。この結果はまた、Aβ沈着の大きさおよび時間的な予言が可能であるため 、PDAPPマウスは、AβへのAPPのプロセシングを阻害するか、またはAβアミロ イドーシスを遅延させる薬剤を試験するための、実用的なモデルであることを示 す。 A.材料および方法。 1.脳組織の調製。 ヘテロ接合体のトランスジェニック(109系統、Gamesら;Rockensteinら)お よび非トランスジェニック動物を、Nembutol(0.9%生理食塩水中の1:5溶液 )で麻酔し、そして氷冷した0.9%生理食塩水で心臓内に潅流した。脳を取り出 し、そして1つの半球を免疫組織化学分析のために調製した。一方、4つの脳の 領域(小脳、海馬、視床、および皮質)を、他方の半球から解体し、そしてAβ およびAPP測定のために用いた。 ELISA用の組織を調製するために、各脳の領域を、電動化乳棒(Kontes)を用 いて、10容量の氷冷したグアニジン緩衝液(5.0MグアニジンHCl、50 mM Tris-Cl (pH8.0))中でホモジナイズした。ホモジネートを、室温で3〜4時間、Nutat or上で穏やかに混合し、次いで、直接アッセイするか、またはAβおよびAPPの 定量の前に-20℃で保存した。予備的な実験により、分析物がこの保存条件で安 定であることが示された。 2.Aβ測定。 脳のホモジネートを、氷冷したカゼイン緩衝液(0.25%カゼイン、リン酸緩衝 化生理食塩水(PBS)、0.05%アジ化ナトリウム、20μg/mlアプロチニン、5mM EDTA(pH8.0)、10μg/mlロイペプチン)でさらに1:10希釈し、グアニジンの 最終濃度を0.5 Mまで減少させ、その後、遠心分離した(4℃で20分間、16,000 ×g)。Aβ標準(1〜40または1〜42アミノ酸)を、最終組成物が0.1%ウシ血 清アルブミン(BSA)の存在下で0.5Mグアニジンを含むように調製した。 「総」AβサンドイッチELISAは、Aβに対する2つのモノクローナル抗体(m Ab)からなる。捕獲抗体である266は、Aβのアミノ酸13〜28に特異的であり(S eubertら(1992));一方、Aβのアミノ酸1〜5に特異的な抗体3D6は、ビオ チン化され、そしてレポーター抗体として働く。3D6ビオチン化手順は、100mM重 炭酸ナトリウム(pH8.5)緩衝液を使用することを除いては、免疫グロブリンのN HSビオチン標識のための製造者(Pierce)のプロトコルを使用する。3D6抗体は 、分泌されたAPPまたは全長APPを認識しないが、アスパラギン酸のアミノ末端を 有するAβ種のみを検出する。このアッセイは、約50pg/ml(11.4pM)の感受性 の下限を有し、そして1ng/mlまでの濃度で内因性マウスAβペプチドに対して 交差反応性を示さなかった。 Aβ1-42特異的サンドイッチELISAの構成は、Aβのアミノ酸33〜42に対して 生成されたmAb 21F12を使用する。この抗体は、ELISAまたは競合ラジオイムノア ッセイ(RIA)のいずれかにおいて、Aβ1-40に0.4%より少ない交差反応性を示 す。ビオチン化3D6はまた、このアッセイにおけるレポーター抗体であり、これ は約125pg/ml(28.4pM)の感受性の下限を有する。 266および21F12 mAbを、96ウェルのイムノアッセイプレート(Costar)中で、 10μg/mlで、室温で一晩コーティングした。次いで、プレートを吸引し、そして 室温で少なくとも1時間、PBS緩衝液中の0.25%ヒト血清アルブミンでブロッキ ングし、次いで、使用するまで4℃で乾燥させて保存した。使用前に、プレート を洗浄緩衝液で再水和させた。サンプルおよび標準をプレートに添加し、そして 1時間室温でインキュベーションした。プレートを、アッセイの各工程の間に、 洗浄緩衝液(Tris緩衝化生理食塩水、0.05%Tween 20)で少なくとも3回洗浄し た。 カゼインアッセイ緩衝液(0.25%カゼイン、PBS、0.05%Tween 20(pH7.4)) 中に0.5μg/mlに希釈したビオチン化した3D6を、室温で1時間、ウェル中でイン キュベーションした。カゼインアッセイ緩衝液中に1:4000希釈したAvidin-HRP (Vector,Burlingame,CA)をウェルに添加し、そして室温で1時間インキュベ ーションした。比色定量基質(100μl)であるSlow TMB-ELISA(Pierce)を添加 し、そして15分間反応させ、その後、酵素反応を、25μlの2N H2SO4で停止する 。反応生成物を、Molecular Devices Vmaxを用いて定量し、450nmと650nmの吸光 度の差異を測定した。 3.APPのELISA。 2つの異なるAPPアッセイを利用した。1番目のものは、APPαおよび全長形態 のAPP(FLAPP+APPα)を認識し、一方、2番目のものは、APPβ(Aβドメイン の前にあるメチオニンで終わるAPP)を認識する(Seubertら(1993))。FLAPP+ APPαおよびAPPβアッセイの両方のための捕獲抗体は、ヒトAPPアミノ酸444〜59 2に対応する、細菌で発現された融合タンパク質に対して惹起されたモノクロー ナル抗体である8E5である(Gamesら)。FLAPP+APPαアッセイのためのレポータ ーmAb(2H3)は、Aβのアミノ酸1〜12に対して生成された。8E5/2H3アッセイに ついての感受性の下限は、約11ng/ml(150pM)である。APPβアッセイについて は、ポリクローナル抗体192をレポーターとして用いた。この抗体は、抗体92と 同じ特異性を有する(Seubertら(1993))。すなわち、APPのβセクレターゼ切 断部位のカルボキシ末端に対して特異的である。βセクレターゼ8E5/192アッセ イについての感受性の下限は、約43ng/ml(600pM)である。 両方のAPPアッセイのために、266について上記したように、8E5 mAbを96ウェ ルCostarプレートにコーティングした。精製した組換え体が分泌したAPPα(APP 751形態)およびAPP596が、それぞれ、FLAPP+APPαおよびAPPβアッセイに使用 される参照標準であった。APPを、以前に記載(Eschら)されたように精製し、 そしてAPPの濃度をアミノ酸分析によって決定した。5Mグアニジンの脳のホモジ ネートサンプルを、0.5M NaCl、0.1%NP-40、0.5Mグアニジンの最終緩衝液組成 のための試料希釈剤中に1:10希釈した。それぞれのアッセイのためのAPP標準 を、サンプルと同じ最終組成の緩衝液中に希釈した。APP標準およびサンプルを プレートに添加し、そして室温で1.5時間インキュベーションした。プレートを 、アッセイの各工程の間、洗浄緩衝液で入念に洗浄した。レポーター抗体である 2H3および192を、3D6と同じ手順に従ってビオチン化し、そして室温で1時間、 サンプルとともにインキュベーションした。試料緩希釈剤中に1:1000希釈した ストレプトアビジン-アルカリ性ホスファターゼ(Boehringer Mannheim)を、室 温で1時間、ウェル中でインキュベートした。蛍光基質である4-メチル-ウンベ リフェリル-ホスフェートを添加し、そしてプレートをCytofluorTM2350(Millip ore)で365nmの励起および450nmの発光で読みとった。 4.モノクローナル抗体の作製。 3D6、21F12、および2H3についての免疫原を、マレイミドヘキサノイル-N-ヒド ロキシスクシンイミド(Pierce)を用いてヒツジ抗マウス免疫グロブリン(Jack son Immunoresearch Labs)に別々に結合した。A/Jマウス(Jackson Laboratori es)に、フロイント完全アジュバント(Sigma)中に乳化した100μgの適切な免 疫原の腹腔内注射(IP)をし、そして隔週を基礎として、フロイント不完全アジ ュバント(Sigma)中の100μgの免疫原の2回の続くIP注射を行った。3回目の ブースト後の2〜3週間で、所定の免疫原の最も力価の高いマウスに、PBS中の5 0〜100μgの免疫原を用いて静脈内注射および腹腔内注射をした。注射の3日後 、脾臓を取り出し、脾細胞を単離し、そしてSP2/0-Ag14マウスミエローマ細胞と 融合させた。ハイブリドーマの上清を、以前に記載(Seubertら(1992))された ように、RIAにより、高親和性のモノクローナル抗体についてスクリーニングし た。精製したモノクローナル抗体を、腹水から調製した。 5.免疫組織化学。 各マウスの1つの脳の半球由来の組織を、4%パラホルムアルデヒドに滴下し て固定し(drop-fix)、そして3日間、後固定(post-fix)した。組織を、冠状 に沿って(coronally)包埋し、そして40μmの切片をビブラトームを用いて収集 した。切片を、-20℃で不凍液中で保存し、その後染色した。皮質の後ろの部分 から海馬までの6つごとの切片を、ビオチン化した3D6を用いて、4℃で一晩、 免疫染色した。次いで、切片を西洋ワサビペルオキシダーゼアビジン-ビオチン 複合体(Vector)とともにインキュベーションし、そして3,3'-ジアミノベンジ ジン(DAB)を色素原として用いて発色させた。 B.結果。 1.AβおよびAPPアッセイ。 FLAPP+APPαアッセイは、Aβの最初の12アミノ酸を含む分泌されたAPPを認識 する。レポーター抗体(2H31-12)は、Aβのアミノ酸16と17との間に存在する αクリップ部位(alpha clip site)に対して特異的でないので(Eschら)、こ のアッセイはまた、全長APPをも認識する。混合物を枯渇させるための、全長APP の細胞質テールに対する固定化されたAPP抗体を用いる予備的な実験により、FLA PP+APPαの約30〜40%が全長であることが示唆される。APPβアッセイは、ポリ クローナルレポーター抗体192の特異性により、Aβ領域の直ぐアミノ酸末端で クリップされたAPPのみを認識する(Seubertら(1993))。 Aβの免疫反応性の特異的な性質を、さらに以下のように特徴づけた。脳(小 脳および脳幹を除く)のグアニジンホモジネートを、サイズ排除クロマトグラフ イー(Superose 12)に供し、そして得られた画分を総Aβアッセイを用いて分 析した。2、4、および12月齢のトランスジェニックマウスの脳のホモジネート と、非トランスジェニックマウスの脳のホモジネート(これは、12月齢のトラン スジェニックマウスにおいて見出されるのとほぼ等しいレベルでAβ1-40を添加 (spike)されている)との比較を行った。トランスジェニックの脳のホモジネ ートの溶出プロフィールは、Aβ免疫反応性のピークの画分が、同じ位置の単一 の広範な対称的なピーク(これは、添加されたAβ1-40の免疫反応性ピークと一 致する)で生じるという点で類似した。次いで、Aβに対する抗体(Aβ13-28 に対するmAb 266)、APPの分泌形態に対する抗体(APP695形態のAPP444-592に対 するmAb 8E5)、APPのカルボキシ末端に対する抗体(APP695形態のAPP676-695に 対するmAb 13G8)、またはヘパリンアガロースを結合した樹脂を用いて、Aβの 免疫反応性を免疫枯渇させることを試みた。266の樹脂のみがAβ免疫反応性を 捕獲し、全長APPまたはAPPのカルボキシ末端フラグメントがAβの測定に寄与し ないことを実証した。Aβ1-42ELISAは、Aβ1-42を認識し、Aβ1-40を認識し ない捕獲抗体を使用する。Aβアッセイと同様に、Aβ1-42アッセイは、同様の 免疫枯渇研究によって示されるように、ホモジネート中のAβ領域を含む全長ま たはカルボキシ末端形態のAPPによって影響を受けない。 2.総AβおよびAPPの測定。 表5は、齢の関数として、トランスジェニックマウスの海馬、皮質、小脳、お よび視床における、総Aβ、FLAPP+APPα、およびAPPβのレベルを示す。各デー タ点は各齢の群についての平均値を示す。4つの脳の領域すべてにおけるFLAPP+ APPαおよびAPPβの相対的なレベルは、経時的に比較的一定のままである。海馬 は、最高レベルのFLAPP+APPαおよびAPPβを発現し、視床、皮質、および小脳が それぞれ続く。海馬において、FLAPP+APPαのレベルはすべての齢でAPPβよりも 約3.5〜4.5倍高い。海馬におけるFLAPP+APPαおよびAPPβアッセイに対するすべ ての齢の平均値は、それぞれ674(±465)pモル/グラムおよび175(±11)pモル /グラムであった。このことから、脳のAPPのプールは、約50%のAPPα、30%の 全長APP、および20%のAPPβからなると見積もられ得る。 AD=測定せず APPレベルとは対照的に、Aβレベルは海馬および皮質において、加齢ととも に劇的に増加した。しかし、このような増加はPDAPPトランスジェニックマウス の小脳において全く示されず、そして穏やかな増加が視床において認められた( 表5)。Aβの増加は、皮質と比較して海馬においてより高い。このことはまた 、3D6の免疫組織化学の結果とも相関する(下記の議論を参照のこと)。4月齢 のマウスの皮質レベルと比較して、Aβレベルは8月齢までに10倍、そして12月 齢で41倍に増加する(12月齢で660±380pモルAβ/グラム組織)。海馬において 観察されたAβの対応する増加は、8ヶ月の値が4月齢の15倍であり、そして12 月齢で106倍まで増加する(12月齢で4,040±1750pモルAβ/グラム組織)ので、 さらにより印象的である。12月齢で、AβはPDAPPマウスの海馬中のタンパク質 の約1%を構成する。 脳のAβ濃度の劇的な上昇がアミロイド沈着によるか否かを調べるため、本発 明者らは次いで、Aβ測定に使用したマウスと同じマウスの反対の半球を用いて 、Aβ沈着を免疫組織化学的に可視化した。著しく、Aβプラーク負荷(burden )およびAβレベルの平行した増加が存在する。これらの知見は、ELISAによっ て決定された脳のAβ濃度の上昇が齢依存的アミロイドーシスによることを強く 示す。 3.トランスジェニックマウスの脳におけるAβ1-42の測定。 トランスジェニックマウスの皮質におけるAβ1-42の濃度を、種々の齢で評価 した。表6に示すように、トランスジェニックマウスの皮質におけるAβ1-42で あるAβの割合もまた、加齢とともに増加する。ELISAのデータは、Aβ1-42が トランスジェニックマウスにおいて優先的に沈着していること、およびmAb 3D6 の免疫染色によって検出される沈着が主にAβ1-42であることを示唆する。 4.PDAPPトランスジェニックの脳におけるAβ免疫染色。 齢の群の平均Aβ値を表すAβ値を有するトランスジェニック動物を、3D6免 疫染色のために用いた。Aβ沈着の進行が、4、8、10、および12月齢の動物に おいて観察される。4月齢で、トランスジェニックの脳は、小さくまばらな斑点 状の沈着(直径20μm)を含んだ。これは、海馬、ならびに前頭皮質および帯状 束皮質においては、希に観察されるのみであった。8月齢までに、これらの領域 は、直径150μmほどの大きさのプラークを形成する多数のチオフラビンポジティ ブAβ凝集物を含んだ。10月齢で、多数の大きなAβ沈着が、前頭皮質および帯 状束皮質、ならびに海馬の分子層中のいたるところに見出された。エントリナル 皮質からの求心性の(afferents)パーフォラント(perforant)経路を受ける歯 状回の外側の分子層は、明らかにAβ沈着の輪郭を描いた。この一般的なパター ンは、1年齢で、より大量のAβ沈着によって、より顕著であった。Aβ沈着の 解剖学上の局在性は、アルツハイマー病において観察される局在性と著しく類似 している。 C.考察。 Aβアミロイドーシスは、アルツハイマー病の確立された診断基準であり(Mi rraら、Neurology 41:479-486(1991))、そして罹患した被験体において、より 高度な皮質領域ならびに脳の海馬形成において一貫して観察される。Aβアミロ イドーシスはADの病因における比較的早期の事象であり、続いて事象の複雑なカ スケードを介してニューロンの機能不全および痴呆を導く(Mannら、Neurodegen eration 1:201-215(1992);Morrisら、Neurology 46:707-719(1996))。APPのプ ロセシングの種々の経路が記載され(Schenkら、J.Med.Chem.38:4141-4154 (1995)をレビューのこと)、これには、APPの切断がAβとともに生じる主要な αセクレターゼ経路(Eschら)、およびAPPの切断がAβのN末端で生じるアミ ロイド生成(amyloidogenic)経路またはβセクレターゼ経路(Seubertら(1993) )が含まれる。APPのさらなる切断は、Aβ形態(40位で終わるAβ形態(Aβ1 -40 )または42位で終わるAβ形態(Aβ1-42)の構成的な産生を導く。PDAPPマ ウスの脳においてこれらの個々の経路から生じた特定のAPP産物を検出するELISA は、APPの差別的なプロセシングが、アミロイド形成および沈着の領域特異性ま たは時間的特異性に寄与するか否かの決定を可能にする。 PDAPPマウスの脳において観察されるAβアミロイド沈着は、高度に齢特異的 であり、そして領域特異的である。アミロイド沈着は、約7月齢で始まり、そし て12月齢までに、アミロイド沈着は、海馬および皮質の吻状の(rostral)領域 全体で非常に根深い。アミロイド沈着の齢依存性増加はELISAアッセイによって 測定されるように、これらの脳の領域におけるAβレベルの劇的な上昇とよく相 関する。Aβの増加は、7月齢までに測定可能であり、そして10ヶ月までに、海 馬は2180pモル/gのAβ(これは、細胞骨格タンパク質の濃度に等しく、そして ヒトAD脳の皮質において見出されるレベルに匹敵する(Gravinaら、J.Biol.Ch em.270:7013-7016(1995)))のように測定可能である。小脳(罹患していない 脳の領域)におけるAβレベルは、なお4pモル/gであり(4月齢でのレベルと 比較して本質的に変化しない)、組織学的分析によって測定されるアミロイド沈 着とまた相関する。これらの結果は、老齢のPDAPPマウスにおいて、脳のAβレ ベルがアミロイド負荷を反映し、従って、脳のAβレベルの直接的免疫アッセイ 測定を用いてアミロイドプラーク負荷を減少させる化合物について試験し得るこ とを示す。 PDAPPマウス、ダウン症候群を患う個体、およびFADの特定の形態を患う個体に おいて、Aβの過剰産生は、Aβ沈着においてのみでなく、続く神経病理におい て、ほぼ間違いなく加速因子である(Citronら、Manmら、Millerら、Archives o f Biochem.Biophys.301:41-52(1993))。PDAPPマウスにおいて観察されるAβ 測定と、ADの脳組織について報告されたものとの比較により、いくつかの著しい 類似性が示される。例えば、PDAPPマウスにおいて、若齢マウス(2月齢)対 老齢マウス(10月齢)からの海馬におけるAβペプチドの相対的レベルは、ほぼ 100倍である。類似の知見が、ADの脳組織に対するコントロールの脳組織の比較 において、Gravinaらによって記載された。PDAPPマウスにおける脳のAβレベル の上昇は、6〜9月齢の間の齢でかなり顕著である。さらに、このタイムコース は、加速した様式で、ダウン症候群の脳組織(ここではアミロイド沈着は約30年 齢で始まり、そして約60年齢まで実質的に増加する(Mann))において観察され るものに類似する。 まとめると、上記の結果は測定可能なAβの再現性のある増加がPDAPPマウス の脳組織において生じ、そしてこの増加がアミロイド沈着の重篤度と相関するこ とを示す。これらの知見は、これらのマウスを用いて、薬理学的にAβペプチド の産生を減少させるかまたはその沈着に影響を及ぼす薬剤または化合物を同定し 得ることを示す。 実施例9:PDAPPトランスジェニックマウスにおける行動の差異。 アルツハイマー病は、認識欠損(記憶喪失、および記憶機能の障害を含む)に より特徴づけられる。開示されるトランスジェニックマウスが類似の欠損を示す か否かを決定するために、トランストランスジェニック(TG)マウスおよび非ト ランスジェニック(nTG)マウスを、作用記憶および参照記憶を試験するために 使用した3つのタイプの迷路装置(Y迷路、放射状アーム迷路(RAM)、および 水迷路)における課題正応答率(task performance)について評価した。試験し たトランスジェニックマウスは、実施例6に記載したPDAPPマウスに由来する15 世代に相当する。Y迷路および放射状アーム迷路を使用して、作用記憶の1つの 機能である自発性変更(alternation)を評価した。Y迷路課題(task)につい て、マウスをY迷路のステムに2回置き、各回とも、アームの1への選択侵入を 可能にした。両方のアームへの侵入は、以前に侵入したアームの記憶を必要とす る首尾良い変更であり、一方、両方の試行についての同じアームへの侵入は失敗 である。偶然正応答率は50%変更であり、すなわち50%のマウスが変更する。 放射状アーム迷路課題について、マウスを中心から放射線状にのびる複数のア ームを有する迷路の中心に置く。下記の試験において、放射状の8つのアームの 迷路を使用した。8つの侵入のみを可能にすることにより、侵入された異なるア ームの数を正応答率の測定として、変更正応答率を測定する。異なるアーム侵入 の数を、偶然により予測される異なるアーム侵入の数と比較し得る。この偶然は 、5.25である(SpetchおよびWilkie、「A program that stimulates random cho ices in radial arm mazes and similar choice situations」Behavor Research Methods & Instumentation 12:377-378(1980))。正応答率の上述の偶然(す なわち、上述の5.25)は、以前に侵入したアームの記憶を必要とする。 以下に記載の試験について使用した水迷路は、浸水した台が置かれる水のプー ルからなる。この隠された台(HP)は、偶然(1回目の試行)によるかまたはタ ンクから見える位置の手がかりの記憶(その後の試行)によるかのいずれかによ り、遊泳するマウスによって見出され得る。被験体マウスを、標準的手順に従っ て隠された台課題において訓練した。簡単には、遊泳するマウスを、小さなプー ル(47cmの直径、20cmの台)で最初に予備訓練し、これによりマウスに、水中で の進み方、台がゴールであること、他に逃げ道はないこと、およびプールの側面 に沿って留まるマウスの本来の性質に抵抗しなければいけないことを見出すよう に教育した。次いで、より大きなプールかつより小さな台(71cmのプール、9cm の台)を用いて、隠された台課題において単一の台の位置を見出すようにマウス を訓練した。 HP課題の間、目に見える手がかりをプールの内側に置き(迷路内の手がかり; 壁の最上部(これは、水位から38cmの高さであった)で3つの4分円に置かれた 、黒い厚紙片(丸、プラス、または水平線))、そして種々の場所の手がかりを プールの外側に見えるようにした(迷路外の手がかり)。 特徴づけのコーホート研究に対して評価したマウスを、安楽死前の1週間また は2週間の間に、3日間にわたって上記の行動課題に対して試験した。それらの トランスジェニック状態は、試験者に知らせなかった。非トランスジェニック同 腹子を比較のために使用した。毎朝、被験体マウスを、上記のようにY迷路およ びRAMにおいて試験した(run)。次いで、それらを斜面(INP)試験に対する一 般的な耐久力について試験した。このために、うね状のプラスチックで作られた 10cm幅の、上部を35度に持ち上げた滑走台にマウスをおいた。次いで、マウスが 滑り落ちるまで角度を増加させ、そしてその角度を記録した。これを毎日3回繰 り返した。3日間の平均スコアを、Y迷路(0=反復、1=変更)、およびRAM (異なるアームの数、および終了時間、10分間の制限)、およびINP(9回の試 行すべての平均)について、各マウスについて算定した。一般的な活動はまた、 試験の1日目に対して評価した。各マウスをケージの中で観察し、そしてつまみ 上げてそのままにした。手の中で冷静なままであったマウスを1とスコアし、活 動および反応がだんだんと大きくなるにつれて4までスコアした。 毎日の上述の試験に続いて、マウスを上記のように水迷路中で試験した。簡単 には、マウスを小さなプール中で、マウスが水から逃れる唯一の手段として、大 きな浸水した台に登るように訓練した。次いで、マウスに、4回の試行に6つの ブロックを与え、それぞれ大きなプール中の小さな台の位置を学習させた。分析 について、各ブロック内の4つの全ての試行を平均した。例外は最初の隠された 台部ブロックであり、それについて最後の3つの試行のみを平均した。最初の試 行は別々に分析した。なぜなら、台の位置が知られ得ず、従って空間学習に関連 しない唯一の試行であるからである。従って、非空間因子(例えば、動機および 水泳速度)についてのコントロールとして使用する。ブロック間の正応答率の効 果を、隠された台課題に対する反復測定として分析した。分散(ANOVA)計算の 標準的解析を使用して結果の有意性を評価した。 RAMにおける結果により、全ての年齢にわたってTGはnTGよりも有意に悪く行っ たことが示される(グループ効果:P=0.00006)。終了の時間はまた、TGマウス とnTGマウスとの間で有意に異なった(グループ効果:P=0.005)。終了時間と 選択されたアームの数との間の相関は小さかった(各グループにおいて、R=-0. 15、p=0.245)。このことは、RAMにおける首尾一貫した障害は、TGマウスによ り行われた試験を完了するために増加された時間により説明されないことを示唆 する。Y迷路における結果はまた、TGマウスおよびnTGマウスについて有意に異 なった(グループ効果:p=0.011)。非トランスジェニックマウスに対して行っ た確認研究により、Y迷路はRAMよりも感度のよい測定ではないことが示される 。 耐久力(INP)および活動の測定は、TGマウスとnTGマウスとの間の差異を示さ ない。これらは、大きな差異のみが検出可能な、非常に大まかな測定であると考 えられる。しかし、経時的に全てのマウスについて活動スコアが減少した(年齢 効果:P=0.070)。TGは、主に雌TGマウスにおいて、コントロールよりも8%軽 く、体重において差異があった(グループ効果:P=0.0003)。しかしこれは、T GマウスとnTGマウスとの間に、耐久力(上述を参照のこと)または水泳速度(以 下を参照のこと)におけるあらゆる差異が存在しないことにより示されるように 、結果に対する効果を有さないようである。 隠された台課題の結果(これは本実施例において参照記憶の試験と考慮される )は、TGマウスおよびnTGマウスとの間の首尾一貫した差異を示す。ANOVAにより 、トランスジェニック状態の効果(グループ効果:P=0.00016)および試行ブロ ックの効果(ブロック効果:p<0.0001)は有意であることが示される。正応答 率に対するトランスジェニック状熊の効果は、全ての試行ブロックおよび年齢に わたるTGマウスによるより遅い正応答率により説明される。試行1の分析により 、トランスジェニック状態の効果(グループ効果:p=0.018)が示され、このこ とは学習が生じる前の正応答率における差異を示唆する。しかし、共確率変数( covariate)として試行1を伴う共分散解析はなお、TGマウスにおける有意な障 害を示した(p=0.00051)。 TGマウスとnTGマウスとの間のいくつかの物理的差異は、認識の差異よりも水 迷路課題において見られる正応答率の差異のいくつかを担い得ることがまた考え られる。しかし、耐久力または活動における有意な差異は観察されなかった(上 述を参照のこと)。考えられる別の可能性は、正応答率に対する水泳速度の効果 であった。なぜなら、等価な認識の能力を有するより遅い遊泳個体(slower swi mmer)は、台に到達するのにより長い時間がかかったからである。このことを試 験するために、ビデオ追跡を隠された台課題において使用し、台に到達するまで 移動した距離(認識の能力に関連するマウスによりなされた探求の量の測定)、 水泳速度(認識の能力に関連しない物理的能力の測定)、および台を見出すのに 必要な時間の量(移動した距離および水泳速度の両方の測定値の組合せ)を測定 した。これは、ブロック当たり3回の試行を用い、および予備訓練をしないで、 上述で報告したよりも加齢したマウスまたは若いマウスにおいて行った。台を見 出すために必要とされる時間は、TGマウスはより長い時間がかかり、TGマウスお よびnTGマウスにおいて有意に異なった(グループ効果:p<0.0005)。しかし、 水泳速度はTGマウスとnTGマウスとの間で有意に異ならなかった(グループ効果 :p=0.879)。従って、台を見出すために必要とされる時間における差異は、TG マウスとnTGマウスとの間の認識の差異に起因するようである。このことは、台 を見出すために移動した距離の測定により確認される。TGマウスは、nTGマウス よりも台に到達する前に有意に多く移動した(グループ効果:p<0.0005)。こ れらの結果は、水迷路課題において台に到達する時間においてTGマウスとnTGマ ウスとの間に見出される差異は、認識の能力における差異によることを示唆して いる。 nTGマウスがTGマウスよりも台の位置のより良好な記憶を保持するか否かを試 験するために、台を除去した隠された台訓練の直後に、プローブ試行を行った。 ビデオ追跡を使用して、台のない位置の横断に対して、マウスによりなされた以 前の台の位置の横断の数を測定した。TGマウスとnTGマウスとの相対的な横断の 間で見られる有意な差異が存在した(グループ効果:p=0.006)。これは、nTG マウスが、TGマウスよりも良好に以前の台の位置を覚えているという証拠である 。 台に到達するために必要とされる時間におけるTGマウスとnTGマウスとの間に 観察される差異は、手がかりの知覚における差異または動機の差異により影響さ れ得ることがまた考えられた。このことを試験するために、TGマウスおよびnTG マウスを水迷路における見える台課題に供した。これらの課題のために、台をプ ール中に置き、水の上に見えるようにした。3つの異なる台(表面上25mmの黒い 台(最も見える)、表面上25mmの灰色の台、および表面上5mmの黒い台(両方と も見えにくい))を試験した。結果により、TGマウスとnTGマウスとの間で最も 見える台を見出すための時間における差異はないことが示される(グループ効果 :p=0.403)。見えにくい台を使用した場合、TGマウスにおける正応答率の大き な減少はなかった。このことは、TGマウスの視力はnTGマウスと同じくらい良好 であることを示唆する。これらの結果により、知覚の差異および動機の差異は、 上記の水迷路課題における台に到達するための時間を影響しないことを示す。 TGマウスとnTGマウスとの間の正応答率の差異は、4〜8月齢のマウスにおけ る(水迷路については、2〜12ヶ月)、RAM、Y迷路、および水迷路の認識課題 に対して示された。これらの差異の全ては、グループとしてのトランスジェニッ クマウスにおける認識障害を示し、これと首尾一貫する。種々の課題を組み合わ せて、作用記憶および参照記憶を試験し、この両方はアルツハイマー罹病者にお いて観察される認識障害に影響される。 実施例10:アルツハイマー病マーカーの検出および測定 A.GFAPの検出および測定 膠原線維酸性タンパク質(GFAP)(AD脳組織中で増加するマーカー)を、以下の 様式で測定した。組織抽出物を、実施例6に記載されるように、14月齢のコント ロールおよびPDAPPトランスジェニックマウスの海馬から調製した。組織を、10 容量(v/w)の10mM Tris(pH 7.5)、1mM EDTA、1mM EGTA、0.1mM PMSF、10μg/ml ロイペプチン、5μg/mlカルパインインヒビター1中で超音波処理した。タンパ ク質測定を抽出物に対して行い、そしてSDS-PAGEサンプル緩衝液を加えた後に5 分間サンプルを煮沸した。SDS-PAGEは、10%Tris-グリシンゲル(Novex)にロード された各サンプルの12.5μgを用いて行った。このタンパク質をPro-Blot PVDF膜 に標準的な方法で転写した。GFAP免疫反応性タンパク質を、1:2,000の希釈率 で使用したSigmaからの抗GFAP抗体(G9269)を使用して検出した。一般に、免疫反 応性の増加が観察され、そしてトランスジェニック動物で、より小さい抗GFAP反 応種がまた実質的に増加することが見出された。非トランスジェニック動物では 、この約40kDのフラグメントが142.47の平均デシトメーターシグナルを生じたの に対して、トランスジェニック動物では、591.51の平均デシトメーターシグナル を生じた。この差は、0.0286のP値を有して、有意であった。 B.グリオーシスの検出 グリオーシスは、アルツハイマー病の神経病理に関連する変化の1つである。 イソキノリンカルボキサミドPK 11195は、グリオーシスと関連する末梢のベンゾ ジアゼピン部位の優先的マーカーであることが示されている。これらの部位は、 神経損傷および発作を含む活性化されたネクログリアに関連する、いくつかの疾 患および動物モデル(Stephensonら、J.Neuroscience 15:5263-5274(1991)なら びにアルツハイマー病(Diorioら、Neurobiology of Aglng 12:255-258(1991))で 増大されることが示されている。特に、Diorioおよび同僚は、年齢を適合させた コントロールと比較してAD患者のいくつかの脳の領域(例えば、側頭皮質)で結 合する[3H]PK 11195が約200%増加することを示した。この実施例において、PDA PPマウス由来の脳(実施例6に記載)を、先述のAD疾患病理と相関させるために 、[3H]PK 11195の結合における質的なおよび量的な変化について調べた。2つの 異なるアプローチを利用した;異なる脳の領域のホモジネートへのラジオレセプ ターの結合およびレセプターオートグラフィー。 1.方法 ホモジネート結合研究のために、PDPAAマウスを頸部脱臼により安楽死させ、 そして脳を迅速に氷上で切開した。50mM Tris HCl(pH 7.4)中で大脳皮質、海馬 および小脳のホモジネート(10mg/ml湿潤重量)を調製した。0.3、1.0および3.0nM の[3H]PK 11195を23℃で60分間、これらの脳の領域とともにインキュベートし、 その後Brandellセルハーベスターを用いてWhatman GF/Bフィルター上で迅速に濾 過した。非特異的結台を、1μM非標識PK 11195を用いて決定した。定量を、液 体シンチレーション分光測定法により行った。 オートラジオグラフ研究では、PDAPPマウスを二酸化炭素を用いて安楽死させ 、脳を取り出してメチルブタン/ドライアイス中ですばやく凍結した。この脳を 、海馬を通して前頭面で切開した。20ミクロン厚の切片をスライドグラス上にマ ウントし、そして-20℃で保存した。切片を、1nMの[3H]PK 11195を含有する170 mM Tris-HCl(pH 7.4)中で23℃で1時間インキュベートした。非特異的結合を、 1μMの非標識PK 11195を用いて測定した。インキュベーションを、切片を2回 、5分間氷冷緩衝液中でリンスすることにより停止し、その後氷冷蒸留水で簡単 に洗浄した。短い乾燥の後、切片をトリチウムHyperfilm(Amersham Internation al)に5週間まで曝露した。 2.結果 3〜4月齢の4体のヘテロ接合体トランスジェニックマウスを、ホモジネート 結合研究で評価し、そして同腹子コントロールと比較した。トランスジェニック 動物とそのそれぞれのコントロールのいかなる脳の領域の間にも有意な差は観察 されなかった。[3H]PK 1119オートラジオグラフィーを行って、12月齢のヘテロ 接合体トランスジェニックマウスと月齢を適合させた非トランスジェニックコン トロールにおける結合を比較した。5週間曝露されたオートラジオグラムからの 予備的な結果は、いくつかのプラーク様の構造が、トランスジェニックマウスの 、Aβ沈着を不変的に含有する領域である後板状筋皮質において標識されること を示した。標識のパターンは、海馬および皮質実質の星状細胞および小膠細胞の より拡張したパターンよりは、むしろプラークに結合する小膠細胞または星状細 胞集塊に対応した。非トランスジェニックマウスはこの標識パターンを示さなか った。 3〜4月齢の動物には変化は観察されなかったが、[3H]PK 11195結合の増大に ついてのいくつかの証拠が12月齢の動物に見られた。 C.コリン作動性神経終末の検出および測定 前脳に対して突出したコリン作動性ニューロンの集団は、アルツハイマー病と 診断された患者の死後の脳において、選択的に減少することが示されている。ヘ ミコリニウム-3は、高親和性のコリンの取り込みの強力なインヒビターであり、 コリン作動性神経終末の良好なマーカーであるとして示されている(Pascualら、 J.Neurochem 54:792-800(1990))。PDAPPトランスジェニック動物(実施例6に記 載される)における高親和性コリン取り込み部位の総数を、選択的なリガンド[3 H]ヘミコリニウム-3([3H]HCh-3)を用いて、粗全脳調製物および選択的な脳の領 域由来のホモジネートの両方を用いて測定された。 [3H]-ヘミコリニウム-3結合を、Pascualらに記載の方法の改変を用いて決定し た。マウスを、二酸化炭素での窒息により安楽死させ、そして脳を迅速に取り出 して氷上で切開した。皮質、小脳、線条および海馬を、5mlのNaCl非含有10mMリ ン酸緩衝液中でホモジナイズした。サンプルを17,000×gで10分間スピンし、そ してペレットを5mlの10mM PO4緩衝液で2回洗浄した。最終ペレットを、5mlの 1×リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)で再懸濁して0.5mg/mlのタンパク質濃度を生 じた。脳領域を、[3H]HCh-3(3nMの最終濃度)の添加により高親和性のコリン 取り込み部位について3連でアッセイした。20分間のインキュベーションの後、 Brandellセルハーベスターを用いるWhatman GF/Bフィルターを通した迅速な濾過 およびPBSでの洗浄によってアッセイを終了した。フィルターをシンチレーショ ンバイアルに移し、そして特異的な結合を液体シンチレーション分光測定法によ り評価した。 D.ナトリウム-カリウムATPaseの検出および測定 ウアバインは、哺乳動物の脳における高親和性部位に特異的に結合し、そして その部位がナトリウム-カリウムATPaseのニューロン形態に対応することが示さ れている(Na/K-ATPase; Haugerら、J.Neurochem 44:1709-1715(1985))。これら の部位は神経変性性疾患の動物モデルで減少することが示されている。アルツハ イマー病は、大規模な神経変性により特徴付けられる(DeLacosteおよびWhite、N eurobiology of Aging 4(1):1-16(1993))。 PDAPPマウスにおける神経変性の範囲を評価するために、ウアバインの結合を マウスの脳ホモジネートで決定した。方法を、Haugerらにより記載される方法か ら改作した。脳組織を、200mM NaClおよび10mM MgCl2を含有する100mM Tris HCl (pH 7.4)中でホモジナイズし、そしてアッセイ緩衝液中に再懸濁してアッセイあ たり100μgタンパク質の最終濃度を生じた。特異的な結合を、5mM ATP、100mM Tris HCl(pH 7.4)、10mM MgCl2、および200mM NaClの溶液中の1〜200nMの[3H] ウアバインを用いて、37℃で30分間インキュベートして決定した。非特異的な結 合を、100mMのウアバインの存在下およびATPの非存在下で決定した。アッセイを 、Whatman GF/Bフィルターに対する迅速な濾過により終了した。チューブを、氷 冷50mM Tris HCl(pH7.4)、15mM KCl,5mM MgCl2で洗浄した。フィルターをシン チレーションバイアルに移し、そして特異的な結合を液体シンチレーション分光 測定法により評価した。 種々の月齢のPDAPPトランスジェニックマウスの脳組織および非トランスジェ ニックコントロール脳組織におけるNa/K-ATPaseおよびMg-ATPase活性を測定した 。これらの結果は、より高齢のマウスにおいて、トランスジェニックサンプルと 非トランスジェニックサンプルとの間の活性におけるいくらかの有意な差を示す 。4、8、および12月齢のPDAPPトランスジェニック(TG)マウス由来、および非 トランスジェニック(nTG)マウス由来のマウス脳ホモジネートを調製し、そして 一般的に上述のようにアッセイした。Mg-ATPaseの活性をまた決定した。結果を 表7および8に示す。 トランスジェニック組織と非トランスジェニック組織との間のNa/K-ATPase活 性の差は、12月齢の小脳の場合において有意であり(p<0.05)、そして12月齢 の海馬の場合において非常に有意である(p<0.01)。トランスジェニック組織 と非トランスジェニック組織との間のMg-ATPase活性の差は、8および12月齢の 皮質の場合において有意であり(p<0.05)、そして12月齢の海馬の場合におい て非常に有意である(p<0.01)。 E.神経栄養因子に対するプローブを用いるインサイチュハイブリダイゼーシ ョン インサイチュハイブリダイゼーションを用いて特異的な遺伝子産物に対するmR NAを検出および局在化することは、文献に十分に記録されている(Lewisら、Mole cular Imaging in Neuroscience: A Practical Approach(New York,Oxford Univ ersity Press.第1版、1-21,1993)、LuおよびGillett、Cell Vision 1(2):169-1 76(1994)、SirinathsinghjiおよびDunnett、Molecular Imaging in Neuroscienc e:A Practical Approach(New York,Oxford University Press.第1版、43-67,19 93)、LawerenceおよびSinger,Nuc.Acids Res.13:1777-1779(1985)、Zellerお よびRogers、Current Protocols in Molecular Biology(New York,John Wiley and Sons.14.3.1-14.5.5,1995))。例示の目的で、後述の特定のな実施例は、35 S-放射標識オリゴデオキシリボヌクレオチドプローブを利用して、実施例6に記 載のPDAPPトランスジェニックマウスおよび非トランスジェニックコントロール マウス由来の、クリオスタット切片化されたマウスの脳におけるBDNF mRNAを検 出した。しかし、33P標識放射性DNAプローブ、ならびにインビトロ転写された相 補的なRNAプローブを同様に用い得る。非放射プローブ標識法もまた使用される( Knoll,Current Protocols in Molecular Biology(New York,John Wiley and So ns.14.7.1-14.7.14,1995))。さらに、プローブを用いるハイブリダイゼーション のための組織の予備処理の選択(例えば、パラフィン包埋切片)およびハイブリ ダイゼーション後の洗浄は使用する方法に依存し、これらの例は上記で引用した 参考文献に記載される。RNAse汚染に対する既知のおよび適切な予防措置が使用 されるべきであり、そしてまた上記の参考文献に議論されている。 1.組織調製 種々の発生段階、または出生後の齢のトランスジェニックマウスまたはコント ロールマウス由来の新鮮に切開した全脳、または目的のサブ領域を、−70℃に予 備平衡化したイソペンタン中ですばやく凍結する。所望であれば、切開の前に動 物をPBSで灌流して、脳から循環する細胞を除去し得る。脳をイソペンタン中の1 5〜20秒の浸漬後に取り出し、アルミニウムホイルで包み、適切に標識して切片 化のために−80℃で保存する。クリオスタット切片化組織に対するインサイチュ ハイブリダイゼーション由来のシグナルはパラフィン包埋切片に対するより感度 が高いが、それは切開からハイブリダイゼーションまでの時間に依存することに 注意するべきである。凍結組織を、好ましくは、6週間以内にプローブでハイブ リダイズさせて分析する。組織中のRNAの完全性はこの時間を過ぎると低下する 。従って、切開と分析との間のより長い期間が予想される場合は、長期間の−80 ℃での保存の前に組織を固定すべきである(例えば、LuおよびGillettを参照の こと)。 切片化の前に、Probe-On-Plusスライドグラス(Fisher Scientific,Pittsburg, PA)を無水エタノール中に一晩浸漬し、無塵の環境中で簡単に風乾して180℃で最 低4時間乾熱することにより、RNAaseフリーにし得る。室温への冷却の後、この スラィドを、0.01%ポリリジン(DEPC処理したH2O中で調製)で約5秒間被覆し、 そして無塵の領域で風乾する。被覆されたスライドを、シリカゲルまたはドライ アライトペレットを入れたスライドボックス中で使用前1カ月まで保存し得る。 切片化のために、−80℃で保存した凍結脳を−20℃のクリオスタットに移し、 織を、(DEPC H2O中の70%EtOHで処理した)滅菌ミクロトームナイフを用いて7〜 14μmの厚さの切片に切断し、そしてポリリジン被覆されたスライド上に融解マ ウントする。スライドを切片化が完了するまで−20℃に保つ。この切片を固定し 、そして以下で述べる溶液中にスライドを連続的に浸漬することにより脱水する 。 1.4%パラホルムアルデヒド、1×PBS、pH7.4、中に0℃で5分間(この溶 液は新鮮に作製されるべきであり、そして4℃で1週間まで保存し得る)を1回 ; 2.各回1×PBS中に2.5分間を2回; 3.DEPC H2O中の50%EtOH中に5分間を1回; 4.DEPC H2O中の70%EtOH中に5分間を1回; 5.DEPC H2O中の95%EtOH中に5分間を1回; 固定した切片を、使用するまで95%EtOH/DEPC H2O溶液中に4℃で浸漬して保 存する。切片をすぐに固定しない場合は、これらを使用までドライアライトの存 在下で−80℃で保存し得る。この場合、切片は、固定/脱水工程の前に室温に平 衡化される。 2.プローブ設計および調製 マウスBDNF mRNA/cDNAの配列(受託#55573)は、核酸配列のGenbankデータベー ス(NCBI,Betheda,MD)から入手可能である。BDNFに対するアンチセンスオリゴデ オキシヌクレオチドプローブをDNAstarTMソフトウェアパッケージのプライマー ymouth,MN)のような、多数の他のソフトウェアパッケージが類似の能力を提供し 、そしてまた適切である。45〜55ヌクレオチド長の候補プローブ(約50%のG+ C含量であり、そしてBDNF mRNAの前駆体ペプチドまたは成熟ペプチドをコード する領域に対してハイブリダイズする)を、ABI 380B DNA合成機で合成した。特 異性コントロールとして、各プローブに対応するセンスオリゴヌクレオチドをま た合成した。BDNFコード領域の最初のヌクレオチドを1位とする慣習を用いると 、合成されたBDNFプローブは、BDNFの47〜94ヌクレオチド位(プローブ2710およ び2711)、158〜203ヌクレオチド位(プローブ2712および2713)、576〜624ヌクレ オチド位(プローブ2714および2715)、ならびに644〜692ヌクレオチド位(プロー ブ2716および2717)に相当する。偶数番号のオリゴヌクレオチドはセンス鎖に対 するプローブであり、奇数番号のオリゴヌクレオチドはアンチセンス鎖に対する プローブである。 放射標識のために、プローブを変性アクリルアミドゲルでゲル精製し、そして 標準的なプロトコル(Sambrookら)を用いてH2O中で再構成する。プローブ(30〜35 mg、2pmol)を、ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ(Promeg a,Madison WI)および35S-dATP(1000 Ci/mmol,Amersham Inc.)をその酵素の製造 者の推奨に従って用いて、3'ホモポリマーテーリングにより標識する。放射標 識プローブを、サイズ排除ミニスピンカラム(Biospin-6,Biorad Inc.,Hercules ,CA)上のカラムクロマトグラフィーにより精製する。プローブの比活性をシン チレーションカウンティングにより定量する。プローブの代表的な比活性は、1 ×109〜5×109cpm/μgの範囲であった。 3.組織ハイブリダイゼーションおよびハイブリダイゼーション後の洗浄 ハイブリダイゼーションのための調製において、所望の数のスライドをアルコ ール下の保存から取り出し、そしてスライドラック中で十分に風乾する(約1時 間)。その間に、プローブを沸騰H2O浴槽中で2〜5分間熱変性させ、素早く氷 /H2O浴槽で冷却し、そして5×103〜10×103cpm/μlの最終濃度までハイブリダ イゼーション緩衝液(10%硫酸デキストラン、50%脱イオン化ホルムアミド、4 ×SSC、5×デンハルト、100μg/mlの剪断サケ精子DNA、100μg/mlのポリアデニ ル酸)に希釈する。DTTを10mMの最終濃度で添加する。 ハイブリダイゼーションのために、100μlのハイブリダイゼーション緩衝液中 に希釈したプローブ(0.5×106〜1.0×106cpmのプローブに対応する)を、プロー ブとハイブリダイズされる各切片に慎重にアプライする。溶液をピペットチップ を用いて切片に穏やかに広げて各スライド上の全切片(単数または複数)を覆う 。次いで、プローブを含有するスライドを、プローブとともに一晩ハイブリダイ ゼーションのために、42℃で湿潤ハイブリダイゼーションチャンバーに置く。ハ イブリダイゼーションチャンバーを、スライドを収納するための高くした台を有 するユーティリティーボックス、またはアクリルボックスで覆い得る。このボッ クスをろ紙(またはペーパータオル)に並べ、4×SSC、50%ホルムアミドで飽 和し、そしてそれを蓋を閉めて42℃のインキュベーターで1〜3時間プレインキ ュベートすることにより湿らせ、その後スライドをその中に置く。ハイブリダイ ゼーション緩衝液をアプライした後にカバースリップを切片上に置き得るが、こ れは、ハイブリダイゼーションチャンバーが手順の間適当に湿っているのであれ ば必要ではない。プレハイブリダイゼーションを用いてより低いバックグラウン ドを得る場合は、切片あたり50μlのハイブリダイゼーション緩衝液(プローブ なし)の下で42℃で1〜2時間切片をインキュベートし得る。この時間の後、上 記の2倍の濃度でプローブを含む等量のハイブリダイゼーション緩衝液を各切片 にアプライし、そしてハイブリダイゼーションを上述のように行う。 洗浄のために、スライドをハイブリダイゼーションチャンバーからスライドホ ルダーに移す。各切片の表面にわたって洗浄液が適当に流れるように、スライド をスライドホルダー中の4番目または5番目のスロット毎に置き得る。この配置 は切片上のバックグラウンドを有意に低下させ得る。切片の表面にわたる中程度 の流速の洗浄溶液は、ハイブリダイズしなかったプローブの除去を促進し、そし て連続的にバックグラウンドを減少させる。これは、マグネチックスターラーバ ー上でスライドホルダー中のスライドを懸濁することにより、55℃の洗浄工程の 間に最も良く達成される。スターラーバーを、好ましくは、スライドホルダー下 約1インチに置く。これは洗浄チャンバーをまたぐピペットからスライドホルダ ー(単数または複数)をつり下げることにより行われ得る。大きなビーカー、ま たは4〜6インチの深さのPyrexベーキング皿は適切な洗浄チャンバーを作製す る。洗浄チャンバーをホットプレートスターラー上に置き、この温度設定を手順 の間55℃に洗浄液を維持するように予め目盛りを合わせる。洗浄溶液の交換を、 予め平衡化した溶液を用いて行う。洗浄および切片の洗浄後の脱水を以下のよう に行う: 1.各回1×SSC中に室温で5分間を2回; 2.各回1×SSC中に55℃で30分間を3回; 3.1×SSC中に室温で1分間を1回; 4.0.1×SSC中に室温で15秒間を1回; 5.超純水中に室温で15秒間を1回; 6.50%EtOH中に15秒間を1回; 7.70%EtOH中に15秒間を1回; 8.95%EtOH中に15秒間を1回; 切片を室温で2時間、その後55℃で30分間十分に風乾する。スライド上の乾燥 した切片をオートラジオグラフィーカセットに置き、そしてX線フィルム(Hyper Film,β-max,Amersham Inc.,Arlington Heights,IL)に4℃で2〜3日曝露して 、感光乳剤下で必要とされる曝露時間を見積もる。X線フィルムを製造者の推奨 に従って現像する。切片を、適切な安全光条件下で42℃で感光乳剤中に浸すこと により、感光乳化剤(Amersham LM-1,#RPN40)で被覆する。感光乳化剤で被覆され たスライドを約30分間冷却した表面上で風乾し、そして乾燥剤(ドライアライト ペレット)を含むプラスチックのスライドボックスに移す。ボックスの継ぎ目を 黒いテープで密封し得、そしてこのボックスをアルミニウムホイルの数層で包っ て遮光密閉を確実にする。乾燥を完了するための室温での2〜4時間後、2〜6 週間のオートラジオグラフィー曝露のためにボックスを4℃に移す。感光乳剤被 覆スライドの現像の前に、ボックスを冷蔵庫から取り出し、そして約1時間室温 で平衡化させる。次いで、スライドを製造者の説明書に従って現像し、1〜2時 間風乾し、所望であれば適切な対比染色剤で対比染色する。 アルツハイマー病の試験のためのトランスジェニック動物モデルの作製および 試験の改変および変形が、前記の詳細な説明から当業者には明らかである。この ような改変および変形は以下の請求の範囲の範囲内に入ることが意図される。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Methods for identifying therapeutic agents for Alzheimer's disease using transgenic animal models                                Background of the Invention   Transgenic animal models of Alzheimer's disease Screening for therapeutic agents useful for treating Alzheimer's disease using product models Along with a method for.   Alzheimer's disease (AD) is a degenerative disorder of the brain that affects Alios Alzheimer Thus, for the first time in 1907, a patient who showed a marked decline in cognitive ability and general dementia It was listed after examining one of the persons. (The early story of Alzheimer's Disea se, editor Bick et al. (Raven Press, New York 1987)). This is a problem for the elderly It is the major etiology of baldness. AD patients have difficulty with memory loss and intellectual function Have and become unable to function as normal individuals as they progress. With the lack of intellectual skills, Patients exhibit personality changes, socially ineligible behavior, and schizophrenia (A Guid e to the Understanding of Alzheimer's Disease and Related Disorders, Ed. Jorm (New York University Press, New York 1987). AD is inevitable Lack effective palliative or preventive measures for neurodegeneration in victims and families Fatigue both.   The impact of AD on society and the national economy is profound. By 2000, to the United States The elderly population with dementia in is expected to increase by 41%. For medical systems Estimated $ 40 billion annually in institutional and assisted care for AD patients What you have to offer is expensive (Jorm (1987); Fisher, "Alzheimer 's Disease ", New York Times, August 23, 1989, page D1, edited by Reisberg (The Free Press, New York & London 1983)). These factors affect the effect on AD Means that action must be taken to create a strategic action.   At the macroscopic level, the brain of AD patients is usually small, sometimes less than 1000 g . At the microscopic level, neurofibrillary tangles (N FT), neuritic plaque, and degeneration of neurons . AD patients have neurons in the frontal and temporal regions of the cerebral cortex, pyramidal neurons in the hippocampus Norepinephrine activation in the inner, inner and middle parts of the amygdala, cortex and locus Shows degeneration of sex neurons and neurons of the basal forebrain cholinergic system (Fisher (1983); Alzheimer's Disease and Related Disorders, Research an d Development Editor Kelly (Charles C. Thomas, Springfield, IL. 1984)). Thing In fact, AD is defined by neuropathology of the brain.   AD is 200 μm in diameter in cortex, hippocampus, hippocampus, hippocampal gyrus, and amygdala Up to neurites associated with plaque. One of the main components of neurite plaque Is an amyloid, which is stained with Congo Red (Fisher (1983); Kelly (1 984)). Amyloid plaque stained with Congo Red is extracellular and Pink or rust, and birefringent in polarized light. Plaque is made up of polypeptide fibers. Many are present around blood vessels, reducing blood supply to various neurons in the brain Let it.   Various factors such as genetic predisposition, infectious agents, toxins, metals, and head trauma Deviation has also been suggested as a possible mechanism of AD neuropathy. However, available evidence The evidence strongly indicates that there is a distinct type of genetic predisposition for AD. First, molecular analysis Shows that amyloid precursor protein (APP) Provided evidence of mutations in offspring (Goate et al., Nature 349: 704-706 (1991); Murrell et al.) Science 254: 97-99 (1991); Chartier-Harlin et al., Nature 353: 844-846 (1991);  Mullan et al., Nature Genet. 1: 345-347 (1992)). What is the predominant form of early AD onset? Additional genes are present on chromosome 14 and chromosome 1 (Rogaev et al., N. ature 376: 775-778 (1995); Levy-Lahad et al., Science 269: 973-977 (1995); Sherr ington et al., Nature 375: 754-760 (1995)). Another locus associated with AD is chromosome 1. 9 and encodes a mutant form of apolipoprotein E (Corder, Science 26 1: 921-923 (1993)).   Amyloid plaques are present in AD patients and individuals with Down's syndrome who have survived to age 40. And abundant. Overexpression of APP in Down's syndrome is Has been recognized as a possible cause of the development of AD in patients with New England J .; Med. 320: 1446-1452 (1989); Mann et al., Neurobiol. Aging 1 0: 397-399 (1989)). Plaques are also present in small, but normal, elderly brains. Also exists. These plaques consist mainly of the amyloid β peptide (A β; sometimes also referred to in the literature as β-amyloid peptide or β peptide) (Glenner and Wong, Biochem. Biophys. Res. Comm. 120: 885-890 (1984)) It is also a major component in cerebrovascular amyloid deposition. Amiro Ids are fibrous materials arranged in beta pleated sheets. Aβ is 43 amino acids It is a hydrophobic peptide containing up to the acid. The determination of the amino acid sequence is based on APPcD NA (Kang et al., Nature 325: 733-735 (1987); Goldgaber et al., Science 235: 877-8 80 (1987); Robakis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 84: 4190-4194 (1987); Tanzi Et al., Nature 331: 528-530 (1988)) and genomic APP DNA (Lemaire et al., Nucl. . Acids Res. 17: 517-522 (1989); Yoshikai et al., Gene 87, 257-263 (1990)). Led the awning. Numerous types of APP cDNA have been identified, in which three Also include abundant forms, APP695, APP751, and APP770. This These types are generated by alternate splicing from a single precursor RNA. You. This gene spans over 175 kb with 18 exons (Yoshikai et al. ( 1990)). APP binds the extracellular, transmembrane and cytoplasmic domains Including. Aβ has up to 28 amino acids just outside the hydrophobic transmembrane domain, and It consists of up to 15 residues of this transmembrane domain. Thus, Aβ can be used in the brain as well as in the heart. Cleavage products from APP normally found in other tissues such as kidney, spleen It is. However, Aβ is usually found abundantly in the brain only.   The larger forms of APP (APP751, APP770) are APP695 and APP695. And one or two additional domains. APP751 is APP695 Of all 695 amino acids and an additional 56 amino acids, Has homology to the Kunitz family of protease inhibitors (KPI) ( Tanzi et al. (1988); Weidemann et al., Cell 57: 115-126 (1989); Kitaguchi et al., Natur e 331: 530-532 (1988); Tanzi et al., Nature 329: 156 (1987)). APP770 All 751 amino acids of APP751 plus the neuronal cell surface antigen OX-2 Consisting of an additional 19 amino acid domain homologous to (Weidemann et al. (1989); Kitagu chi et al. (1988)). Unless otherwise noted, the options specified herein The amino acid site is the site as found in APP770. APP695 And the number of amino acids at the equivalent site in APP751 may be OX- 2 and the absence of the KPI domain. By convention, all of APP Amino acid sites of the type are dictated by equivalent sites of the APP770 type. Other notes Unless otherwise noted, the APPs and APP fragments referred to herein All forms (including all forms of Aβ) are based on the human APP amino acid sequence. AP P is post-translationally modified by removal of the leader sequence and addition of sulfate and sugar groups. It is.   Van Broeckhaven et al., Science 248: 1120-1122 (1990) describe two Dutch homes. In a system, the APP gene is used for inherited cerebral hemorrhage with amyloidosis (HCHWA- D) (Levy et al., Science 248: 1124-1128 (1990)). . This is the discovery of a point mutation in the APP coding region in two Dutch patients Confirmed by This mutation occurs at site 22 of Aβ (site 618 of APP695). Or replacing glutamic acid with glutamine at site 693) of APP770 did. In addition, certain families are genetically predisposed to Alzheimer's disease (this disease Is referred to as familial Alzheimer's disease (FAD)), Due to a mutation resulting from an amino acid substitution at site 717 (Goate et al. (1991); Murrel l et al. (1991); Chartier-Harlin et al. (1991)). These mutations share disease with family members Separate, not present in families with late-onset AD. The mutation at amino acid 717 is Increases the production of Aβ1-42 Aβ from PP (Suzuki et al., Science 264: 1 336-1340 (1994)). Other variants are at sites 670 and 671 of the full length protein. (Mullan et al. (1992)). To amino acids 670 and 671 This mutation increases the production of total Aβ from APP (Citron et al., Nature 36 0: 622-674 (1992)).   Although there are no robust animal models for AD studies, older non-human primates In parenchyma and in the walls of certain interstitial and cortical tracts, Aβ It seems to produce lloyd plaque. Elderly primates and dogs are Can be useful, but are expensive to maintain, require long research periods, and The range of affected pathologies can vary greatly.   Spontaneous with enough similarity to AD to be useful as an experimental model There are no mutations in healthy animals. Various models have been proposed, and these are some of the AD-like Symptoms include electrolysis, transplantation of AD brain samples, aluminum chloride, kainate or Phosphorus analogs (Kisner et al., Neurobiol. Aging 7: 287-292 (1 986); Mistry et al., J Med Chem 29: 337-343 (1986)). Flood et al., Proc. Natl. Ac ad. Sci. 88: 3363-3366 (1986) describes four synthetic plasmids homologous to Aβ in mice. We reported the memory loss effect of the peptide. These are all common signs with AD, Because they do not share biochemistry or pathogenesis, etiology or It is unlikely to give much useful information about the treatment.   Several transgenic rodent systems have been created, and these are diverse promoters. Expressing human APP gene or DNA complementary to human APP regulated by You. E. having a human APP promoter linked to E. coli β-galactosidase Transgenic mice (Wirak et al., The EMBO J 10: 289-296 (1991)), and Transgenic mice expressing human APP751 cDNA (Quon et al., N 352: 239-241 (1991)) or a subfragment of Aβ-containing cDNA. Transgenic mice (Wirak et al., Science 253: 323-325 (1991); dhu et al. Biol. Chem. 266: 21331-21334 (1991); Kawabata et al., Nature 354: 47. 6-478 (1991)). The results obtained in different studies were It appears to be dependent on the source of the promoter and the protein coding sequence. For example, Wirak et al., Science 253: 323-325 (1991) describe a form of Aβ that expresses Aβ. In transgenic mice, “A” reactive with antibodies prepared against Aβ Intracellular accumulation of “myloid-like” substances was observed, but other histopathology No significant disease signs were found. That the antibody-reactive substance is intracellular and other The absence of any signs indicates that this particular transgenic animal is not associated with Alzheimer's disease. It suggests that it is not a real model system. Subsequent studies showed that similar staining was This was shown in transgenic control mice, Wirak et al., Science 25. 3: 323-325 (1991) was partially commented in a comment on Science 255: 143-145 (1992). Was withdrawn. Thus, the staining seen by Wirak et al. Appears to be an artifact. You.   Kawabata et al. (1991) reported amyloid plaques in transgenic animals. , Neurofibrillary tangles, and neuronal cell death. Each of these studies , Aβ or an Aβ-containing fragment was expressed. Wirak et al. (1991) Kawabata et al. (1991) used the human thy- One promoter was used. However, Kawabata et al. (1991) later developed Kawabata et al. Withdrawn by Nature 356: 23 (1992) and Kawabata et al., Nature 356: 265 (1992) Was done. APP from the neuron-specific enolase promoter of Quon et al. (1991). In transgenic mice expressing the 751 cDNA, Rare small molecule extracellular deposits reactive with the prepared antibody were observed. This Considering a report describing early transgenic mice in Japan, It does not appear to have a Tuheimer's condition (Marx, Science 255: 1200-1202 ( 1992)).   Expression of APP751 from neuron-specific enolase (NSE) promoter Transgenic mice have recently been described as: McConlogue Neurobiol. Aging 15: S12 (1994), Higgins et al., Ann Neurol. 35: 598-607 (19 95), Mucke et al., Brain Res. 666: 151-167 (1994); Higgins et al., Proc. Natl. Ac ad. Sci. USA 92: 4402-4406 (1995), and U. S. Patent 5,387,742 to Cordell . Higgins et al., Ann Neurol. 35: 598-607 (1995) was described in Quon et al. (1991). The results from the same mice are described. Such mice have very early AD and Have very little Aβ deposition, which is more typical of cases of juvenile Down's syndrome . The deposition seen in this transgenic mouse, albeit at a lower level, was It was also found in transgenic control animals. More advanced obstacles For example, high frequency of concentrated plaque, neurite dystrophy, and marked gliosis No disease is seen in these mice (Higgins et al., Ann Neurol. 35: 598-607 (1 995)). McConlogue et al. (1994) found no Aβ deposits in these mice. Reported.   APP is a neuron-specific synaptophysin promoter The transgenic mouse expressed from the NSEAPP mouse was It expresses APP at low levels equivalent to that in brain tissue. These mice also It was reported that it did not show any brain damage (Higgins et al.).   Transgenic mice containing the yeast artificial chromosome (YAC) APP construct are also (Pearson and Choi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 105 78-10582 (1993); Lamb et al., Nature Genetics 5: 22-30 (1993); Buxbaum et al., Bioc. hem. Biophys. Res. Comm. 197: 639-645 (1993)). These mice are human APP It contains the entire genomic gene and converts human APP protein to a level similar to endogenous APP. Higher than those obtained in mice using the NSE promoter. Bell expression. However, none of these mice showed evidence of a condition similar to AD. No proof.   Alzheimer's disease animal models, including transgenic models, have recently been Lannfelt et al., Behavioral Brain Res. 57: 207-213 (1993), and fukuchi et al., A nn. N. Y. Acad. Sci. 695: 217-223 (1993). Lannfelt et al. , Any of the conventional transgenic animals showing apparent plaque Point out that it does not show the characteristic neuropathological changes. Lannfelt and colleagues also We discuss possible reasons for “failure” in upcoming transgenic animal models. Similarly, Fukuchi et al. Reported that traditional transgenic animal models were associated with AD. Does not exhibit most of the known features. For example, Quon et al. Transgenic mice are reported to produce Aβ immunoreactive deposits, It is very rarely stained with Thioflavin S, never stained with Congo Red, In contrast to the staining pattern of ADAβ deposition.   Alzheimer's disease is caused by many changes in the expression levels of various proteins, Characterized by biochemical activity and histopathology, and recognizable changes in the affected individual Be charged. Such characteristic changes associated with AD are well described in the literature. ing. As noted above, the most striking change is the precipitation of Aβ into amyloid plaques. (Haass and Selkoe, Cell 75: 1039-1042 (1993)). Plaque , Apolipoprotein E, laminin, amyloid P component, and collagen IV There are a variety of other molecules such as types (Kalaria and Perry, Brain Research 6 31: 151-155 (1993); Ueda et al., Proc. Natl. Aca. Sci. USA 90: 11282-11286 (199 3)). Microtubule-associated protein such as tau, MAP-2 or neurofilament, Alterations in cytoskeletal markers are also associated with AD (Kosik et al., Science 256: 78). 0-783 (1992); Lovestone and Anderton, Current Opinion in Neurology & N eurosurgery 5: 883-888 (1992); Brandan and Inestrosa, General Pharmacol ogy 24: 1063-1068 (1993); Trojanowski et al., Brain Pathology 3: 45-54 (1993); M asliah et al., American Journal of Pathology 142: 871-882 (1993)). Alzhai Myr's disease also stimulates the immune inflammatory response, causing collagen fibrillary acidic protein (GFAP) , Α2-macroglobulin, and interleukins 1 and 6 (IL-1 and And to increase inflammatory markers such as IL-6) (Frederickson  And Brunden, Alzheimer Disease and Associated Disorders 8: 159-165 (19 94); McGeer et al., Canadian Journal of Neurological Sciences 18: 376-379 (199 1); Wood et al., Brain Research 629: 245-252 (1993)). Finally, cholinergic, Muscarinic, serotonergic, adrenergic, and adenosine Neurons and neurotransmitters such as the adensosine receptor system Changes are associated with AD (Rylett et al., Brain Res 289: 169-175 (1983); Sims et al., Lancet 1: 333-336 (1980); Nitsch et al., Science 258: 304-307 (1992); M asliah and Terry, Clinical Neuroscience 1: 192-198 (1993); Greenamyre And Maragos, Cerebrovascular and Brain Metabolism Reviews 5: 61-94 (199 3); McDonald and Nemeroff, Psychiatric Clinics of North America 14:42 1-422 (1991); Mohr et al., Journal of Psychiatry & Neuroscience 19: 17-23 (1994 )).   Accordingly, an object of the present invention is to provide an algorithm constructed using transgenic technology. It is to provide an animal model of Zheimer's disease.   It is a further object of the present invention to provide a genetic It is to provide a transgenic animal characterized by an abnormality.   A further object of the present invention is to provide one or more sets similar to Alzheimer's disease An object of the present invention is to provide a transgenic animal exhibiting tissue pathology.   It is a further object of the present invention that high levels of one or more A To provide a transgenic animal expressing a β-containing protein .   A further object of the present invention is to use a transgenic animal model, Providing a method of screening for potential drugs for the treatment of Immer's disease It is in.                                Summary of the Invention   Transgenic animals to test potential treatments for Alzheimer's disease The construction of the model is described. This model exists in natural Alzheimer's disease. Β-amyloid precursor characterized by a high similarity to the existing state Three major types of body protein (APP), APP695, APP751, and And the expression of one or more of APP770, or a subfragment thereof, And various point mutations based on natural mutations, such as amino acid 717 Based on the FAD mutation in and the expected mutation in the APP gene. APP The genetic construct harbors the native APP promoter from human, mouse or rat. It is prepared using An effective promoter is the human platelet-derived growth factor β chain (P DGF-B) gene promoter, and water or food to animals such as zinc Mouse metallothionein (metallot) which can be controlled by adding heavy metals hionine) promoters. Construct neurons Specific expression using rat neuron-specific enolase promoter Can be achieved by:   Constructs are prepared using standard techniques, such as microinjection, in animal embryos, Or into embryonic stem cells. Model based on cell culture by two methods Can also be prepared. The cell is a single cell selected from the group consisting of a transgenic animal. Can be isolated or constructed using standard cell transfection techniques Can be prepared from established cell cultures.   The constructs described herein generally comprise three types of APP: APP69. 5, all or a contiguous part of one of APP751 or APP770 And preferably encodes an Aβ-containing protein as described herein. . Examples of Aβ-containing proteins include those containing all or a contiguous portion of: Proteins: APP770, amino acids 669, 670, 671, 69 0, APP770, APP751 having a mutation at 692 and / or 717 , Amino acids 669, 670, 671, 690, 692 and / or 717 APP751, APP695, amino acids 669, 670, 67 APP695 having a mutation at 1,690,692 and / or 717; Here, these Aβ-containing proteins correspond to amino acids 672 of human APP, respectively. To 714. Some of the specific constructs described are Using the nucleotide sequence: APP770 cDNA; amino acids 669, 670, 671, A having the mutation at 690, 692, 717, or a combination of these mutations PP770 cDNA; no OX-2 domain in the construct, KPI protein APP751 cDNA containing zein inhibitor domain; amino acids 669, 670 , 671, 690, 692, 717, or a combination of these mutations APP751 cDNA having: APP695 cDNA; amino acids 669, 67 Mutations at 0, 671, 690, 692, 717, or a combination of these mutations APP695 cDNA having a bias; β-secretase or α-secretase, respectively. Truncated at amino acid 671 or 685, which is the cleavage site for the enzyme ( truncated) APP695, APP751, or APP770 cDNA; AP APPcDN truncated to encode amino acids 646 to 770 of P A: Shortened to encode amino acids 646 to 770 of APP. APP cDNA containing at least one intron; Aβ region (APP amino acid 672-714) and the remaining carboxy terminal 56 amino acids of APP. APP leader sequence; Aβ region and remaining cal with mutation at amino acid 717 APP leader sequence with boxy terminal 56 amino acids; APP with Aβ region Leader sequence; Aβ region (amino acids 672 to 714 of APP) and APP The remaining carboxy terminal 56 amino acids; The remaining carboxy terminal 56 amino acids of APP obtained; combination cDNA / Genomic APP gene construct; amino acids 669, 670, 671, 690, 692 , 717, or a combination of these mutations CDNA / genomic APP gene construct; at amino acid 671 or 685 Truncated combination cDNA / genomic APP gene construct; and Few An APP cDNA construct comprising at least amino acids 672 to 722 of APP.   These protein coding sequences provide for the transport of the encoded Aβ-related protein and And operably linked to a leader sequence that specifies secretion. Preferred leader arrangement Columns are APP leader sequences. These protein coding sequence combinations Promoter for high expression of Aβ in transgenic animal brain tissue Operably linked. A preferred promoter is human platelet-derived growth factor β chain (PDGF-B) gene promoter. Further constructs include: M: human yeast artificial chromosome construct controlled by the PDGF-B promoter; Mutations at amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717; Is controlled by the PDGF-B promoter plus a combination of these mutations. Human yeast artificial chromosome construct; endogenous mouse modified by homologous recombination process Or the rat APP gene, wherein homologous recombination occurs in the mouse or rat embryonic stem ( ES) Cell APP gene and amino acids 669, 670, 671, 690, 69 Human APPcDN with mutations at 2,717, or a combination of these mutations A between the vector carrying A and the resident rodent chromosome APP Recombination point in the gene (preferred site of recombination is within APP exon 9) Sequence beyond amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717 With a similar human sequence that has a mutation in it, or a combination of these mutations Is done. These constructs have been introduced into transgenic animals and have different constructs. Combined by copulation of animals expressing the premises.   The transgenic animal or animal cells are responsible for the pathological processes of Alzheimer's disease Is used to screen for compounds that alter Effects of the compound on the amount of Alzheimer's disease marker and / or histopathology And behavioral changes. These markers are: Including: APP and APP cleavage products; Aβ; apolipoprotein E, laminin And plaque-associated molecules such as collagen type IV; spectrin, tau, nerve Filaments and cytoskeletal markers such as MAP-2; GFAP, α2-ma Inflammatory markers such as cloglobulin, IL-1, and IL-6; and GA Neuronal and synaptic neurotransmitters such as P43 and synaptophysin quality Related markers and cholinergic, muscarinic, serotonergic, Involvement in drainergic and adenososine receptor systems A series of markers.                             BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   The boxed portion of the drawing indicates the amino acid coding portion of the construct. Drawing line (fil The led) parts indicate the various domains as shown in the footnotes of the drawing. The line is 5 ' Or a 3 'untranslated sequence, flanking genomic sequence, or intron, The sequence in the drawing is shown. The interruption of the left line of the construct in FIGS. Indicates the presence of the A sequence.   FIG. 1a is a schematic of the APP770 cDNA coding sequence.   FIG. 1b shows the APP770 cDNA coding sequence with a mutation at position 717. It is a schematic diagram.   FIG. 2a is a schematic of the APP751 cDNA coding sequence.   FIG. 2b shows the APP751 cDNA coding sequence with a mutation at position 717. It is a schematic diagram.   FIG. 3a is a schematic of the APP695 coding sequence.   FIG. 3b shows the APP695 cDNA coding sequence with a mutation at position 717. It is a schematic diagram.   FIG. 4a is a schematic of the coding sequence of the carboxy-terminal portion of APP.   FIG. 4b shows a copy of the carboxy-terminal portion of APP with a mutation at position 717. FIG.   FIG. 5 is a schematic diagram of the coding sequence of the Aβ portion of APP.   FIG. 6a shows alternative splicing of KPI and OX-2 exons. FIG. 1 is a schematic representation of a combination cDNA / genomic coding sequence, which enables it.   FIG. 6b shows KPI and OX-2 exons with a mutation at position 717. Combination cDNA / geno to enable alternative splicing FIG. 4 is a schematic diagram of a code sequence.   FIG. 7a is a schematic of the YAC coding sequence of human APP.   FIG. 7b shows a schematic of the YAC coding sequence of human APP with a mutation at position 717. It is a schematic diagram.   Figures 8a and 8b show a schematic of the genetic modification of the mouse APP gene by homologous recombination. In a schematic diagram, homologous recombination is performed using mouse APP gene of mouse ES cells and human AP. Vectors carrying PCDNA (wild type (FIG. 8a) or FAD mutant type (FIG. 8b)) And is directed to exon 9 of the gene. The consequences of this recombination event As a result, APP exon 9 in the resident mouse chromosomal APP gene Sequences beyond a certain recombination point are replaced by similar human sequences.   FIG. 9 shows a combination cDNA / genomic APP construct, PDAPP. It is a schematic map of a vector.   FIG. 10 shows a vector of the genomic region of APP present in the PDAPP construct. It is a chart. The diagram shows the size of the original introns 6, 7 and 8, and the final intron. Indicates the size of thetron. Intron 6 and in the PDAPP construct The site of the deletion in 8 is also shown.   FIG. 11 shows the construction of the APP splicing cassette and PDAPP vector. 3 is a chart showing the intermediate constructs used.   FIG. 12 shows the production of PDAPP-wt vector and PDAPP-wt vector. 4 is a table showing plasmids used for synthesis.   FIG. 13 shows PDAPP-Sw / Ha vector and PDAPP-Sw / Ha FIG. 2 is a table showing plasmids and intermediate constructs used for preparing vectors.   FIG. 14 shows PDAPP695V-F vector and PDAPP695V-F vector. 2 is a table showing plasmids and intermediate constructs used for the construction of the plasmid.   FIG. 15 shows PDAPP751V-F vector and PDAPP751V-F vector. 2 is a table showing plasmids and intermediate constructs used for the construction of the plasmid.                             Detailed description of the invention   The constructs and transgenic animals and animal cells are prepared according to the methods and materials described below. It was prepared using the ingredients. Source of material   Restriction endonucleases are available from New England Biolabs (Beverly, MA. ), Promega Biological Research Products (Madison, WI. ), And Stratagene (La Joll , CA. ) From common commercial sources. Radioactive materials are Dupont / NEN Or from common commercial sources such as Amersham. Site-specific mutation Custom designed oligonucleotides are available from Bio-Synthesis Inc. , Lewisville, TX, etc. Is available from any of several commercial providers of such materials. Part special Kits for making mutations are available from Promega Biological Research Products and Available from commercial suppliers such as Stratagene. APP mRNA APP6 CDNA clones containing 95, APP751, and APP770 types were obtained from Dr. D Obtained directly from mitry Goldgaber, NIH. DNA libraries are available from Stratagene, La  Jolla, CA. And Clontech, Palo Alto, CA. Available from commercial suppliers such as It is. PC12 and 3T3 cells were obtained from the ATCC (#CRL, respectively. 1721 and # CCL92). An additional PC12 cell line is available from Harvard Medical School Dr. Charles Marotta, Massachusetts General Hospital, and McLean  Obtained from Hospital. Standard cell media suitable for this cell line include Gibco / BRL From common commercial sources. Mouse stem cell, D3 strain is Dr. Rolf Kemler (Doetschman et al., J. et al. Embryol. Exp. Morphol. 87:27 (1985)). DNA Selection of lipofectin and stable transformants for transfection G418 is available from Gibco / BRL. Definition of APP cDNA clone   cDNA clone APP695 was described by Kang et al. (Nature 325: 733-735 (1987)). And the most predominant form of APP in the brain. You. The cDNA clone APP751 was obtained from Ponte et al. (Nature 331: 525-527 (1988)). Is the type described by. This form is 168 to APP695 cDNA. Includes nucleotide inserts. The 168 nucleotide insert is in the KPI domain Code. The cDNA clone APP770 is described in Kitaguchi et al. (Nature 331: 53). 0-532 (1988)). This form is included in the APP695 cDNA. In contrast, it contains an insert of 225 nucleotides. This insert is an APP751cD 168 nucleotides present at the insert of NA and APP751 cDNA Contains an additional 57 nucleotide region not found. Insertion of 225 nucleotides The section encodes a KPI domain and an OX-2 domain. All three types , Generated by alternative splicing from the same precursor RNA. 1 The 68 nucleotide insert contains APP751 cDNA and APP770cDN. A is present in both.   The sequence encoding APP695 is shown in SEQ ID NO: 1. This array contains the start code Starting from the first base of AUG, it encodes a 695 amino acid protein. Arrangement The region from nucleotides 1789 to 1917 of SEQ ID NO: 1 encodes Aβ. A The amino acid sequence of PP695 is shown in SEQ ID NO: 2. Amino acid 59 of SEQ ID NO: 2 7 to 639 form Aβ. The amino acid composition of APP695 is A57, C1 2, D47, E85, F17, G31, H25, I23, K38, L52, M2 1, N28, P31, Q33, R33, S30, T45, V62, W8, Y17 And the calculated molecular weight is 78,644. It becomes 45. These arrays are described in Kang et al. (1988).   The sequence encoding APP751 is shown in SEQ ID NO: 3. This array contains the start code Starting from the first base of AUG, it encodes a 751 amino acid protein. Arrangement Nucleotides 866 to 1033 of SEQ ID NO: 3 are found in the APP695 cDNA. I can't. The region from nucleotides 1957 to 2085 encodes Aβ. AP The amino acid sequence of P751 is shown in SEQ ID NO: 4. Amino acid 289 of SEQ ID NO: 4 To 345 are not found in APP695. This 57 amino acid region is the KPI domain. Including in. Amino acids 653 to 695 of SEQ ID NO: 4 form Aβ. this These sequences were taken from Ponte et al. (1988).   The sequence encoding APP770 is shown in SEQ ID NO: 5. This array contains the start code Starting from the first base of AUG, it encodes a 770 amino acid protein. Arrangement Nucleotides 866 to 1090 of SEQ ID NO: 5 are found in the APP695 cDNA. I can't. Nucleotides 1034 to 1090 of SEQ ID NO: 5 correspond to APP751 Not found in cDNA. The region from nucleotides 2014 to 2142 encodes Aβ. To load. The amino acid sequence of APP770 is shown in SEQ ID NO: 6. SEQ ID NO: 6 Amino acids 289 to 364 are not found in APP695. This 76 amino acid region The region includes the KPI and OX-2 domains. From amino acid 345 of SEQ ID NO: 6 364 is not found in APP751. This 20 amino acid region is the OX-2 domain. Including Amino acids 672 to 714 form Aβ. APP's putative transmembrane The transmembrane region occurs at amino acids 700 to 723. Unless stated otherwise Reference to a nucleotide position herein refers to the numbering of SEQ ID NO: 5. You. This is a numbering derived from the APP770 cDNA. Otherwise Unless otherwise indicated, references to amino acid positions herein are numbered SEQ ID NO: 6. Indicates numbering. This is a numbering derived from APP770. This numbering According to the rules, for example, amino acid 717 is amino acid 717 of APP770, A Refers to amino acid 698 of PP751 and amino acid 642 of APP695. Up The sequence shown was taken from Kang et al. (1988) and Kitaguchi et al. (1988).   Unless noted otherwise, the APPs and APs referred to herein All types of fragments of P (including all types of Aβ) are human APP amino acids Based on the array. For example, Aβ is human Aβ, APP is human APP, APP77 0 refers to human APP770. As used herein, the term cDNA refers to the mRNA Not only the DNA molecule actually prepared by reverse transcription, but also the coding region is interrupted. Any DNA molecule that encodes a protein without DNA molecules having a continuous open reading frame. Follow As used herein, the term cDNA means that the protein coding region has an intron sequence. (Or any other sequence that does not encode a protein) It provides a convenient means of referring to a DNA molecule that encodes a protein. Definition of APP genomic locus   Phage and cosmids of human genomic DNA clones listed in Table 1 below The characterization of the loan is at least 100 kb for the Alzheimer gene. Small size was established for the first time. There are a total of 18 exons in the APP gene ( Lemaire et al., Nocl. Acid Res 17: 517-522 (1989); Yoshikai et al. (1990); Yoshikai et al. Nucleic Acids Res 102: 291-292 (1991)). Yoshikai et al. (1990) reported APP genetics. The sequence of the exon-intron boundary of the offspring is described. Taken together these results, The minimum size of the Alzheimer gene is shown to be 175 kb.   Table 2 shows where 17 introns interrupt the APP coding sequence. Numbered Indicates the nucleotide position of the APP770 cDNA shown in SEQ ID NO: 5 . The starting nucleotide of exon 1 represents the first transcribed nucleotide. This It is negative because the +1 nucleotide is customarily the first nucleotide of the AUG start codon. This is because it is otide (Kang et al. (1988)). The terminal nucleotide of exon 18 is m Represents the last nucleotide present before the poly (A) tail in RNA (Yosh ikai et al. (1990)). Yoshikai et al. (1990) and Yoshikai et al. (1991) position exon 8 Was found to be erroneous. Figure 1 of Yoshikai et al. (1991) The EcoRI fragment between the EcoRI fragment containing exon 7 and exon 8. Including In fact, this intermediate EcoRI fragment is located immediately after exon 8. Due to the location, an EcoRI fragment containing exon 7 and exon 8 The EcoRI fragments are adjacent to each other. APP gene mutation   Certain families are genetically susceptible to Alzheimer's disease and this condition is familial. It is called Alzheimer's disease (FAD), which is at position 717 of the full length protein. Mutations resulting in amino acid substitutions (Goate et al. (1991); Murrell et al. (1991); Chartier -Harlin et al. (1991)). These mutations are co-segregated with disease in the family (co-segregate ). For example, Murrell et al. (1991) described exon 17 (Murrell et al. No. 5), the mutation at position 717 was identified in this mutation. Phosphorus is replaced by phenylalanine.   Other FAD variants have amino acids at positions 670 and 671 of the full-length protein. (Mullan et al. (1992)). In one type of this mutation, lysine at position 670 Is replaced by asparagine and methionine at position 671 is replaced by leucine. Is replaced. The effect of this mutation increases Aβ production in cultured cells by about 7-fold (Citron et al., Nature 360: 672-674 (1992); Lai et al., Science 259: 514-516 (1993)) . Substitution of methionine at position 671 with leucine itself could increase Aβ production. Was shown. Further mutations at amino acids 669, 670 and 671 are It has been shown to reduce the amount of Aβ processed from PP (Citron et al.). , Neuron 14: 661-670 (1995)). The APP construct with Val at amino acid 690 is Produce increased amounts of truncated forms of Aβ.   Amino acids 669, 670, 671, 690, 692 of the full-length protein, or An APP expression clone having the mutation at 717 can be constructed. Amino acids 670 and Mutations from Lys to Asn and Met to Leu at Each is sometimes referred to as a Swedish mutation. Further mutations Acid 669, 670, or 671 which are processed from APP Increase or decrease the amount of Aβ that is shinged. Any APP clone or Mutations at these amino acids in transgenes are created by site-specific mutations. Can be issued (Vincent et al., Genes & Devel. 3: 334-347 (1989)) Once done, it can be introduced into other constructs using standard genetic engineering techniques. amino Some mutations at acid 717 are sometimes referred to as Hardy mutations. That Such mutations include the wild-type Val717 codon at Ile, Phe, Gly, Ty. r, Leu, Ala, Pro, Trp, Met, Ser, Thr, Asn, and May include the conversion of Gln to codons. A preferred substitution for Val717 is Phe It is. These mutations can cause individuals expressing the mutant protein to have Alzheimer's disease. Make it easier to develop. The mutation may affect APP expression and / or processing. It is thought that the balance may be tilted toward Alzheimer's pathology. Ami The mutation at acid 669 is a change from the wild-type Val669 codon to the Trp codon. Or may include codon deletions. The mutation at amino acid 670 is the wild-type Ly Conversion of s670 codon to Asn or Glu codon, or codon deletion May be included. The mutation at amino acid 671 is due to the modification of the wild-type Met671 codon, Le. conversion of u, Val, Lys, Tyr, Glu, or Ile to codons, or It may include deletion of codons. A preferred substitution for Lys670 is Asn, A preferred substitution for t671 is Leu. These mutations result in mutant proteins Make the appearing individual more susceptible to developing Alzheimer's disease. Amino acids 669, 67 Other mutations listed to 0 and 671 are Aβ processed from APP. (Citron et al. (1995)). These mutations are Is thought to affect the processing of Aβ, resulting in altered Aβ production.   Truncated forms of APP can also be expressed from the transgene construct. For example, A APPcD truncated to encode amino acids 646-770 of PP NA. It is truncated to encode amino acids 646-770 of APP. APP cDNA construct, which is operably linked to the PDGF-B promoter. The concatenation is called PDAPPc125. Nucleic acid constructs encoding Aβ-containing proteins   Constructs for use in transgenic animals can be found in mammalian cells. Promoters for expression of the constructs, and three types of APP: APP69 5, all or a contiguous part of one of APP751 or APP770 (Including the specific amino acids described above as described herein) With or without mutation). The encoded protein is Aβ -It preferably encodes the containing protein. As used herein, Aβ-containing The proteins are in three forms of APP: APP695, APP751, or APP7. A protein comprising all or a contiguous portion of one of the 70 (as described herein) With or without the specific amino acid mutations described above) The protein contains all or part of amino acids 672 to 714 of human APP . Preferred Aβ-containing proteins include amino acids 672 to 714 of human APP. Including. Preferred forms of such Aβ-containing proteins include all of the following: Or contiguous parts: APP770, amino acids 669, 670, 671, 6 APP770 having a mutation at 90, 692 and / or 717, APP 751, amino acids 669, 670, 671, 690, 692 and / or 71 APP751, APP695, amino acids 669, 670 with mutations at 7 , 671, 690, 692 and / or 717 95, wherein these Aβ-containing proteins are each amino acids of human APP 672-714.   A preferred form of the Aβ-containing protein described above is: APP77 0; from the group consisting of amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717 Has a mutation in the codon encoding one or more selected amino acids APP770; APP751; amino acids 669, 670, 671, 690; One or more amino acids selected from the group consisting of APP751 having a mutation at the codon to be inserted; APP695; amino acid 66 9, 670, 671, 690, 692, 717 APP695 having mutations in codons encoding amino acids or more A protein consisting of amino acids 646 to 770 of APP; amino acid 6 of APP 70-770; a sequence consisting of amino acids 672-770 of APP. And a protein consisting of amino acids 672 to 714 of APP.   In the constructs disclosed herein, D encoding Aβ-containing protein The NA can be a cDNA or a cDNA / genomic DNA hybrid, where The cDNA / genomic DNA hybrid has at least one APP intron sequence And the intron sequence is sufficient for splicing.   Preferred constructs include: DNA encoding APP770; Codons encoding amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717 Encoding APP770 having the mutations in, or a combination of, these mutations NA; encodes an amino acid sequence containing amino acids 672 to 714 of APP770 A fragment of DNA encoding APP770; encoding APP751 DNA; codes for amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717 APP751 with mutations at different codons, or a combination of these mutations DNA containing amino acids 672 to 714 of APP770 A fragment of DNA encoding APP751 encoding APP695 Encoding DNA; amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717 Having mutations in the codons encoding, or a combination of these mutations A DNA containing amino acids 672 to 714 of APP770. Fragment of DNA encoding APP695 encoding amino acid sequence; AP APPcDN truncated to encode amino acids 646 to 770 of P A: Combination cDNA / genomic DNA hybrid APP gene construct A code encoding amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717; Combination cD having mutations in the mutation, or a combination of these mutations NA / genomic DNA hybrid APP gene construct; or amino acid 67 Combination cDNA / genomic DNA Hybrid APP gene construct.   A preferred type of such a construct is the following: APP770 cDNA A code encoding amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717; APP770 cDNA having a mutation in the mutation, or a combination of these mutations; Encodes an APP amino acid sequence comprising amino acids 672 to 714 of APP770 A fragment of APP770 cDNA; APP751 cDNA; amino acid 66 Mutations at codons encoding 9,670, 671, 690, 692, 717 Or an APP751 cDNA having a combination of these mutations; APP751cDN encoding an amino acid sequence comprising amino acids 672 to 714 Fragment of A; APP695 cDNA; amino acids 669, 670, 671, Mutations in the codons encoding 690, 692, 717, or these mutations APP695 cDNA with the combination of: amino acids 672 to 7 of APP770 A fragment of an APP695 cDNA encoding an amino acid sequence comprising APPcD truncated to encode amino acids 646-770 of PP NA; Combination cDNA / genomic DNA hybrid APP gene construction A product encoding amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717 Combination c with mutations in the don and combinations of these mutations A DNA / genomic DNA hybrid APP gene construct; and amino acid 67 Combination cDNA / genomic DNA Hybrid APP gene construct. Building a transgene   Construction of the various APP transgenes can be performed by any suitable genetic engineering technique, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory, N. Y. , 1989). Manipulation or mutated Region of the isolated APP clone is a convenient restriction present in the APP cDNA clone It can be exchanged using an enzyme site. The NruI site is located at the first nucleus of the AUG start codon. Begins at the -5 position (relative to nucleotide). The KpnI and Asp718 sites were The shift also starts at position 57 (these are iso-restriction enzymes, leaving different cohesive ends) . The XcmI site starts at position 836 and truncates at position 843. The ScaI site is 1004 Starts with a digit. The XhoI site starts at position 1135. BamHI site at position 1554 Starts with The BglII site starts at position 1994. EcoRI site at position 2020 Starts with The SpeI site starts at position 2583. Another EcoRI site is 3076 Starts with a digit.   Clones having various portions of the human APP gene sequence shown in FIGS. It can be constructed in a general manner using standard genetic engineering techniques. For example, these First, the polyA addition signal from the SV40 virus was The base pair BclI to BamHI fragment (Reddy et al., Science 00: 494-502 (1978) )) By cloning into a modified vector from the pUC series. Can be constructed. Next, the cDNA coding sequence (APP770, APP751, or Or one of APP695). Orientation of inserted fragment And that the content is correct, restriction endonuclease mapping and limited Can be determined by sequencing. Of the human APP gene sequence shown in FIGS. Clones with various carboxy-terminal moieties are a few additional steps above. Can be built with additional steps. For example, an APP cDNA clone (SEQ ID NO: 5) It can be digested with Asp718, which cuts after nucleotide position 57. Arise The 5 'end was filled in using the Klenow enzyme (Sambrook et al., (1989)) and BglII It is linked to the following sequence which is a recognition site: AGATCT hexanucleotide. B After cleavage at glII, which also cuts after position 1994 and religation The translation reading frame is preserved. The shortened tongue thus coded The protein contains a leader sequence, about 6 amino acids preceding Aβ, followed by Aβ, And the 56 terminal amino acids of APP. The clone of FIG. 5 is the clone of FIG. Converts the nucleotide at position 2138 to T by site-directed mutation in Created by creating a stop codon immediately after the last amino acid codon of Aβ It is. The APP cDNA clone naturally contains a NruI site, which Cut two nucleotides upstream from the onin codon. This site has a different promotion Can be used to attach and complete individual constructs.   APP transgenes can also be constructed using PCR cloning techniques. . Such techniques provide for accurate coupling of DNA fragments in the transgene. Enable Compilation cDNA / genomic DNA clone   As a result of endogenous APP expression, alternative mRNAs are transcribed following precursor mRNA transcription. Pricing occurs, producing three major types of APP. This alternative Splicing generates a pattern of APP expression involved in Alzheimer's disease Can be important in doing so. Also, the presence of introns in the expression construct For example, target precursor mRNA to mRNA processing and transport pathways (Huang et al., Nucleic Acids Res. 18: 937-947 (1990)), level of expression And properties can be affected. Therefore, the combination of cDNA and genomic DNA Transgenes containing an intron sequence are a preferred type of construct.   The mechanism of RNA splicing is based on a small number of specific and well-known consensus sequences. Request. Such a sequence is described in APP genomic DNA by Yoshikai et al. 90). The disclosed transgene comprises one or more transgenes. It can be constructed using complete and intact intron sequences. But the transgene A truncated plasmid containing an effective amount of intron sequences to allow splicing It is preferable to construct using an intron sequence. Generally, a splicing donor Sites, splicing acceptor sites, and splicing branch point sequences. The truncated intron sequence it carries constitutes an effective amount of the intron. Any short To determine whether the truncated intron sequence is sufficient, use the following method Test for the presence of correctly spliced mRNA in And can be determined by   Other intron sequences and splicing signals not derived from the APP gene sequence Nulls can also be used in the transgene construct. Such an intron arrangement The columns enhance the expression of the transgene construct. Preferred heterologous introns are Denovirus major late region exon 1 and intron junctions, and IgG It is a hybrid of the variable region splice acceptor. This hybrid in Tron can be prepared as described in Bothwell et al., Cell 24: 625-637 (1981). 162 bp PvuII to HindIII fragment of the major late region of influenza virus (Including 8 bp of the first exon and 145 bp of the first intron); 99 bp HindIII-P of G variable region splice acceptor clone 6 It can be constructed by ligating the stI fragment. Manley et al., Nucleic Acid Res. 18: 937-947, a similar splice signal is It has been shown to enhance expression of the attached construct. Heterogeneous introns are promoted It is preferable to arrange between the promoter and the region encoding APP.   Preferred APP combination cDNA / genomic expression clones are shown in FIG. As described, contains an effective amount of introns 6, 7 and 8. Such a tran The gene can be constructed as follows. A preferred construction method is described in Example 5. It is. The plasmid containing the cDNA portion of the clone was first cloned into APP770cDN The TaqI site at position 860 in the A clone was ligated to the XhoI site by site-directed mutagenesis. It can be constructed by converting to places. Cleavage of the resulting plasmid with XhoI Occurs at a new XhoI site and an already existing XhoI site at position 1135, Releases KPI and OX-2 coding sequences. The plasmid thus created is , KPI and OX-2 alternative splicing cassettes Served as a putter.   Alternative splicing cassettes are a series of clips that involve genomic DNA. It can be created by a roning process. First, exon 6 and the adjacent downstream The TaqI site at position 860 in the genomic clone containing the Can convert to an XhoI site. Cleavage of the resulting plasmid with XhoI Occurs at the new XhoI site and the XhoI site within intron 6 or 7. D This fragment comprising exon 6 and at least a portion of the adjacent intron 6 Can then be cloned into the XhoI site in a plasmid vector. next, A genomic clone containing exon 9 and the adjacent upstream genomic sequence was cloned into XhoI And cloned into the XhoI site at position 1135 (Kang et al. (1987) numbering). At position 910) and intron 7 or 8 at the XhoI site. . This comprises a portion of exon 9 and at least a portion of the adjacent intron 8. The fragment is then cloned into the XhoI site in another plasmid vector I can do it. These two exon / intron junction fragments are then Yes From these plasmid vectors with XhoI and BamHI or BglI And cloned together into an XhoI site in another plasmid vector. I can do it. This exon / intron junction fragment was prepared by BamHI. Is preferably cut out. Before cutting out the BamHI site, Introducing the intron / intron junction fragment into the intron Is also preferred. This is due to the long extra intron sequence from the cDNA / genomic clone. Enables column elimination.   Obtained by cloning two exon / intron junction fragments together The XhoI fragment obtained was used with either enzyme in the above excision step. Depending on whether it is possible to cut with BamHI or BglII, and 5. The genome, which contains the OX-2 and OX-2 coding regions together with its flanking intron sequences. 8 kb A BamHI segment may be inserted. This fragment was prepared by Kitaguchi et al. (1988) By the TaqI-AvaI fragment of 212 bp of APP770 cDNA. (Nucleotides 862 to 1073) as hybridization probes BamHI digested phosphorus from one normal individual and eight Alzheimer's disease patients Identified by Southern blot analysis of papilla DNA. 225 bp insertion area A genomic DNA clone containing, for example, a 212 bp TaqI-AvaI Fragment as a probe can be isolated from a human leukocyte DNA library. Get In nome DNA, the 225 bp sequence is a 168 bp exon (exon 7). And about 57 bp exon (exon 8), about 2. 6 kb intron (int 7) are separated and located. Both exons are intron-exon Flanked by consensus sequences. Exon 7 is nucleotide 8 of APP770 From 66 to 1033, exon 8 corresponds to nucleotides 1034 to 1090 You. Exon 7 is the high domain of the Kunitz-type protease inhibitor family domain. Code the saved area each time.   After cleavage with XhoI, this alternative contains exon and intron sequences. The active splicing cassette is then cut out by cutting with XhoI, The modified APP770 cDNA plasmid constructed above (acceptor plasmid C) into the XhoI site. These cloning steps are Resulting in a transgenic cDNA / genomic expression clone, In the cells in the product, the KPI and the natural alternative splicing mechanism And OX-2 domain inclusion. Amino acids 669, 6 70, 671, 690, 692, 717, or a set of these mutations Similar genes with matching can be constructed directly by in vitro mutation. Ami The mutation in acid 717 can also be performed using the mutant form of APP770 cDNA described above. It can be made by constructing an acceptor plasmid. promoter   Using different promoter sequences, a nucleic acid encoding an Aβ-containing protein It can control the expression of the otide sequence. In transgenic animals, Aβ-containing The ability to regulate the expression of the gene encoding the protein can be attributed to the different A It is useful in assessing the role of the PP gene product. Aβ in cultured cells -The ability to regulate the expression of the gene encoding the containing protein is different for different Aβ- Useful in assessing expression and processing of contained gene products, It can provide the basis for cell culture drug screening. Preferred promoters are Platelet-derived growth factor β (PDGF-B) chain gene promoter (Sasaha ra et al., Cell 4: 217-227 (1991)).   Preferred promoters for the disclosed APP constructs are protein-encoded When operably linked to a sequence, for one of the disclosed APP constructs, One or more of the following expression products, from 2 to 4 month old transgenic animals: It mediates at least a specific level of expression in brain tissue. Product And its expression level, Aβtot is at least 30 ng / g (6 . 8 pmoles / g), and preferably at least 40 ng / g (9 . Levels of Aβ 1-42 are at least 8. 5 ng (1. 82 pmoles / g), and preferably at least 1 / g of brain tissue 1. 5 ng (2. 5 pmoles / g), full length APP (FLAPP) and A The sum of PPα (FLAPP + APPα) is at least 150 / g of brain tissue pmoles levels, APPβ, at a level of at least 42 pmoles / g brain tissue , And the mRNA encoding the Aβ-containing protein are transgenic Thing At least twice the level of mRNA encoding endogenous APP. A βtot is the sum of all forms of Aβ. Aβ 1-42 is amino acids 1 to 4 of Aβ 2 (corresponding to amino acids 672 to 714 of APP). FL APP + APPα is the first 12 amino acids of the Aβ region (amino acids 672 of APP). To 684). Therefore, FLAPP + APPα is Represents a mixture of the full-length form of APP and APP cleaved at the α-secretase site (Esch et al., Science 248: 1122-1124 (1990)). APPβ is a β-secretase moiety APP truncated at the position (Seubert et al., Nature 361: 260-263 (1993)).   The above expression level refers to the amount of expression product present, and It is not limited to a unit of measurement. Thus, expression levels are, for example, In grams per tissue gram, in moles per tissue volume, and And grams per tissue volume. For these units of measurement, Can be determined by a known conversion method.   The above expression levels need not occur in all brain tissues. Therefore, there is The promoter is responsible for the above expression levels in at least one type of brain tissue. If at least one occurs, it is preferred. Where expression is tissue specific If the expression level is sufficient in the specific brain tissue, its promoter Is preferred, even if the expression level in the whole brain tissue does not reach the threshold Well, and need not be. This expression level is dependent on the hippocampus and / or Or it is preferably observed in the cortex. The promoter is the expression product described above. Expression of the product at the above levels can be mediated constitutively or by induction. Induction For example, by administration of an activator molecule, by heat, or by Aβ-containing For a promoter operably linked to a gene encoding a protein This can be achieved by expression of a protein activator of transcription. Suitable for this purpose Many inducible expression systems are known to those skilled in the art.   In the above measurement, it is preferable to prepare brain tissue by the following method. G The brain is excised from the transgenic animal and the tissue is removed unless otherwise specified. And keep on ice throughout the homogenization procedure. 10x brain tissue Volume (w / v) of 5M guanidine-HCl, 50 mM Tris-HCl, pH8. Homogenize in 5. This sample is then gently mixed for 2-4 hours at room temperature I do. The homogenate was then placed in cold casein buffer # 1 (0. 25% casein / phosphorus Acid buffered saline (PBS) 05% sodium azide, pH7. 4, 1X Pro 1:10 dilution with a T.ase inhibitor cocktail) to give a final pH of 0.1. 5M guanidi And keep on ice. 100X Protease Inhibitor Cocktail 2 mg / ml aprotinin, 0. 5M EDTA, pH8. 0, 1mg / ml It is composed of ipeptin. The diluted homogenate is then transferred to an Eppendorf Micro Centrifuge in a fuge at 14000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. Further dilution If required, use cold guanidine buffer # 2 (part of guanidine buffer # 1 in case In buffer # 1 to 9 parts).   Preferred promoters have their ability to mediate Aβ expression at the above levels. Therefore, identification using the following assay is preferred. Antibody 266 (Seuber et al., Nature 359: 325-327 (1992)) in buffer (0. 23g / L NaH2PO4-H 2O, 26. 2 g / L NaHPO4-7H2O, 1 g / L sodium azide, p H7. Dissolve at 10 μg / ml in 100 μl / well in 96-well Coat on a well immunoassay plate (Costar) and allow to bind overnight. This The rate is then aspirated to a 0. 25% human serum albumin solution (25 g / L Claus, 10. 8g / L Na2HPO4-7H2O, 1. 0g / L NaH2PO 4-H2O, 0. 5 g / L sodium azide, pH7. At least 4) Block for 1 hour. This 266 coated plate is then used for Skatron play Using a washer, wash buffer (PBS / 0. 05% Tween20) Wash (IX). 100 μl / well of Aβ1-40 standard and brain tissue sample The plate is added to the plate in triplicate and incubated overnight at 4 ° C. Aβ1-40 target Standards were stored at -40 C in DMSO. 0156, 0. 0312, 0. 06 25, 0. 125, 0. 250, 0. 500, and 1. 000μg / ml From DMSO-only controls for stock and background determination Made. Aβ standards were guanidine buffer # 3 (1 in BSA buffer) for each standard. 1: 100 dilution in guanidine buffer # 1 to 9 parts) followed by casein buffer. Consisting of a 1:10 dilution into Implant # 1 (Note: Final Aβ concentration range is 15. From 6 1000 pg / ml, final guanidine concentration is 0. 5M). BSA buffer , 1% bovine serum albumin (BSA, immunoglobulin-free) / PBS / 0. Consists of 05% sodium azide. Plate and casein buffer # 2 (0. 2 5% casein / PBS / 0. 05% Tween 20 / pH7. 4) Next to room temperature (RT). The plate is then washed (3X) with wash buffer. Next, 3D6 -Biotin (0.5 in casein buffer # 2) 5 μg / ml) 100 μl / well Is added to each well and incubated for 1 hour at RT.   Monoclonal antibody 3D6 is a cysteine antibody to sheep anti-mouse immunoglobulin. To the synthetic peptide DAEFRGGC (SEQ ID NO: 10) linked via Generated. This antibody did not recognize the secreted APP, and did not recognize the Aβ1 position (Asp) Recognize species that begin with For biotinylation of 3D6, for labeling of IgG Pierce's NHS-biotin protocol (cat. # 20217X), except that 100 mM sodium bicarbonate, pH8. 5, and 24 mg NHS-biotin ( Per ml of DMSO).   The plate is then washed again (3X) with wash buffer. Next, casein buffer Horseradish peroxidase (HRP) -avidin diluted 1: 4000 in # 2 (Vector abs, cat. # A-2004), add to each well Incubate at RT for a while. Wash plate (4X) with wash buffer, then TMB substrate (Slow TMB-ELISA (Pierce cat. # 34024)) 100 μl / Wells are added to each well and incubated for 15 minutes at RT. Finally, 2 The enzymatic reaction was stopped by adding 25 μl / well of NH 2 SO 4 to each well, Rates are measured from 450 nm to 650 nm using a Molecular Devices Vmax reader. Read in.   MRNA encoding human Aβ-containing protein and transgenic dynamics The relative levels of mRNA encoding endogenous APP of a product can be determined by the method of Bordonaro et al., Biotech. niques 16: 428-430 (1994) and Rockenstein et al. Biol. Chem. 270: 28257-28267 (1995). Aβ1-42, FLAP Preferred methods for measuring the expression levels of P + APPα and APPβ are described in Examples 8 is described. Yeast artificial chromosome   The construct shown in FIG. 7 can be constructed as follows. Large sections of human genomic DNA Fragment is a self-replicating unit in yeast when cloned into certain vectors. Can grow as The segment on such a vector is called a yeast artificial chromosome. (YAC; Burke et al., Science 236: 806 (1987)). Average insert size of 250,000 base pairs (from 180,000 to 500,000 base pairs) (Clontech, Palo Alto, CA). Alzheimer's Disease library was screened with human APP770 cDNA for this library. It can be isolated directly by leaning. Essential gene regions in clones Inclusion of all regions can be confirmed by PCR analysis.   The YAC-APP clone shown in FIG. 7a is encoded by the YAC vector. In embryonic stem (ES) cells by selecting for neomycin resistance Can stand. Using ES cells having the YAC-APP clone, Established under the headings “Sgenic mice” and “Embryonic stem cell method” Transgenic mice can be made by the methods described. At amino acid 717 The YAC-APP gene having the mutation of By creating a YAC library using genomic DNA from affected individuals, Can be produced. Such clones were identified as described above and confirmed in ES cells. Can stand. Genetic modification of mouse APP gene   Nucleotide sequence between human and mouse Alzheimer's protein genes The homology is about 85%. Within the Aβ-coding region, there is 3 between the two sequences. There are two amino acid differences. Amino acids that can mutate to alter APP processing The acids Lys670, Met671 and Val717 are present in mice, rats and humans. Are saved between Wild-type rodents do not develop Alzheimer's disease, Similar to that found in human Alzheimer's patients in the central nervous system (CNS) No deposits or plaques occur. Thus, human (as opposed to rodent) Aβ There is a possibility that the disease may occur. Homologous recombination (Capecchi, Science 244: 1288-1292 ( 1989)), the mouse Alzheimer gene was It can be converted to a gene encoding human Aβ in Ju. This recombination A natural alternative splicing mechanism suitable for all cells in nick animals Downstream from the KPI and OX-2 domains so that they can be used for expression of the final gene product. It is directed to the site of the flow, for example, exon 9.   Both wild-type (FIG. 8a) and mutant (FIG. 8b) forms of human cDNA It can be used to create a transgenic model that expresses a wild type or mutant type. set The replacement vector is a human APP cDNA (APP695, APP751 or AP P770 type) wild type, amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 7 17 or a combination of these mutations. Recombinant vector Cleavage of the promoter (eg, at the XhoI site in exon 9) To promote homologous recombination (Capecchi (1989)). Endogenous A resulting from this event The PP gene is normal up to the point of recombination (in this example within exon 9). , And thereafter consist of human cDNA. Preparation of constructs for transfection and microinjection   DNA clones for microinjection are bacterial plasmid sequences With appropriate enzymes such as SalI and NotI to remove The fragments are electrophoresed on a 1% agarose gel in TBE buffer (Sambro ok et al. (1989)). DNA bands were visualized by ethidium bromide staining, and APP Cut out the band containing the current sequence. Next, the cut band is set to 0. 3M sodium acetate PH7. Place in dialysis bag containing 0. The DNA is electroeluted into the dialysis bag , Extracted with phenol-chloroform (1: 1) and precipitated with 2 volumes of ethanol. Let The DNA was mixed with 1 ml of low salt buffer (0. 2M NaCl, 20mM Tris, pH7. 4, and 1 mM EDTA) and Elutip-DTMKara Purify with a system. The column was first loaded with 3 ml of high salt buffer (1 M NaCl, 20 mM T ris, pH 7.4, and 1 mM EDTA). Then wash with 5 ml of low salt buffer. Pass the DMA solution through the column three times, DNA is bound to the matrix. After washing with 3 ml of low salt buffer, DN A is eluted with 0.4 ml of high salt buffer and precipitated with 2 volumes of ethanol. D N A concentration is measured by absorption at 260 nm in a UV absorption spectrophotometer. Microin For injection, the DNA concentration was 5 mM Tris, pH 7.4, and Adjust to 3 μg / ml in 0.1 mM EDTA. Micro injection Other methods for purification of DNA for use are also described in: Hogan et al., Man. ipulating the Mouse Embryo (Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Ha rbor, NY, 1986); Palmiter et al., Nature 300: 611 (1982); The Qiagenologist, Ap replication Protocols, 3rd edition, published by Qiagen, Inc., Chatsworth And Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Sp. ring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1989). Construction of transgenic animals A. Animal sources   Animals suitable for transgenic experiments are available from standard commercial sources, such as Char les River (Wilmington, MA), Taconic (Germantown, NY), and Harlan Sprague  Available from Dawley (Indianapolis, IN). Many strains are appropriate, but Swiss W ebster (Taconic) female mice are preferred for embryo collection and transfer. B6D2F1 ( Taconic) Males can be used for mating and vasectomized Swiss Webster breeding individuals Can be used to stimulate pseudopregnancy. Vasectomized mice and rats are supplied Available from the public. B. Microinjection procedure   Procedures for manipulation of rodent embryos and microinjection of DNA are described in Ho gan et al., Manipulating the Mouse Embryo (Cold Spring Harbor Laboratory, Col. d Spring Harbor, NY, 1986). Its teaching is generally known And incorporated herein by reference. C. Transgenic mouse   In a 6-week-old female mouse, 5 IU of pregnant horse serum gonadotropin (PMSG; Sigma) Injection (0.1 cc, ip) was performed and human chorionic gonadotropin (h) 48 hours later CG; Sigma) induced superovulation by 5 IU injection (0.1 cc, ip) . Immediately after hCG injection, the females coexist with the males. Copulated 21 hours after hCG injection Females were sacrificed by CO2 asphyxiation or cervical dislocation and embryos were collected from excised fallopian tubes. , Dulbecco's phosphate buffer containing 0.5% bovine serum albumin (BSA; Sigma) Place in saline. The surrounding cumulus is removed with hyaluronidase (1 mg / ml). The pronuclear embryos are then washed and moistened with 5% CO2, 95% air until injection. In a 37.5 ° C. incubator under an atmosphere, a mixture containing 0.5% BSA (Ea rle) in adjusted salt solution (EBSS). Embryos can be transferred at the two-cell stage.   Randomly cycled adult female mice are paired with vasectomized males. Swiss Webster Or other comparable strains can be used for this purpose. The recipient female is mated at the same time as the donor female. Let At the time of embryo transfer, the recipient female was 0.015 ml of 2.5% Anesthetize with intraperitoneal injection of avertin. Cut the fallopian tube into a single midline back Expose by opening. An incision is then made through the body wall and directly over the fallopian tubes. Ovary The wrapper is then incised with watchmaker tweezers. The embryo to be transferred is In a pet chip (about 10-12 embryos), DPBS (Dulbecco's phosphate buffered saline) Water). The embryo is transferred by inserting the tip of a pipette into the fallopian funnel. Transplant Thereafter, the incision is closed with two sutures. D. Transgenic rat   The procedure for creating transgenic rats is the same as that for mice (Hammer Cell 63: 1099-112 (1990)). 30-day-old female rats were given PMSG (0.1 cc). ) Was injected subcutaneously and 48 hours later each female was provided with a male Let it exist. At the same time, a 40-80 day old female rat was paired with a vasectomized male in a cage. To This provides a foster mother for embryo transfer. The next morning, check the female vaginal plug You. Females mated to vasectomized males are retained until transplantation. Mating donor females Kill (CO2 asphyxiation), remove fallopian tubes, DPBS containing 0.5% BSA (Dulbeth (Phosphate buffered saline) and the embryos were harvested. The cumulus cells around the embryo , Hyaluronidase (1 mg / ml). The embryos are then washed and injected EBS containing 0.5% BSA in a 37.5 ° C. incubator until the Place in S (Earl's adjusted salt solution).   After the embryos are injected, the live embryos are transferred to DPBS for transfer to foster mothers. Nourishment Mothers received ketamine (40 mg / kg, ip) and xylazine (5 mg / kg, i Anesthetize in p). A midline dorsal incision is made through the skin and the ovaries and fallopian tubes are removed Exposure is by incision of the muscle layer just above the nest. Split the ovarian sac and transfer the embryo And insert the tip of the transfer pipette into the fallopian tube funnel. About 10-12 Embryos are implanted into the oviduct of each rat through the oviduct funnel. The incision is then sutured and closed , House the foster mother alone. E. FIG. Embryonic stem (ES) cell method 1. Introduction of cDNA into ES cells   Method for culturing ES cells and subsequent method for producing transgenic animals, Cloporation, calcium phosphate / DNA precipitation, and direct injection Transfection of DNA into ES cells by various methods, such as nd Embryonic Stem Cells, A Practical Approach, edited by E.J.Robertson, (IRL P ress 1987). The teachings are generally known and are described herein. Used in Selection of the desired transgene-containing ES cell clone is This can be achieved in one of several ways. APP for random gene integration Clones are co-precipitated with the gene encoding neomycin resistance. Transfer Action: Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells, A Practical Appro ach, editor E.J.Robertson, Lovell-Badge in (IRL Press 1987), or Potter et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 7161 (1984). obtain. Lipofection is performed using a commercially available kit, for example, DOTAP (Boehringer-Man). nheim) or lipofectin (BRL). Rin Calcium acid / DNA precipitation, lipofection, direct injection, and Electroporation is a preferred method. In these procedures, 0.5 X106ES cells are plated in tissue culture dishes and transfected with the following mixture: The linearized APP clone and 1 mg of pSV2neo DNA (Southe rn and Berg, J. Mol. Appl. Gen. 1: 327-341 (1982)) and 50 mglipof Precipitated in the presence of ectin (BRL) to a final volume of 100 μl. Cells are selective culture Ground, supplemented with G418 (between 200 and 500 μg / ml) 10% fetal bovine serum in DMEM. A colony of cells resistant to G418 , Isolated in a cloning ring and expanded. Drug resistant clones From the DNA and Southern blot using APP770 cDNA probe. for Thus, a clone having the APP sequence can be identified. Using the PCR detection method, Elephant clones can be identified.   DNA molecules introduced into ES cells are also homologous to those described in Capecchi (1989). It can be integrated into the chromosome by a recombination step. Direct injection is highly effective Incorporation of rate results. The desired clone is a pool of the injected ES cells. Can be identified by PCR of DNA prepared from DNA. Positive cells in the pool Can be identified by PCR following cell cloning (Zimmer and Gruss, Natur e 338: 150-153 (1989)). DNA transfer by electroporation has high efficiency Lower and requires a selection step. Positive selection of recombination events (eg neo resistance), And double positive-negative selection (eg, neo resistance and ganciclovir resistance), and And subsequent methods for identifying desired clones by PCR are described in Joyner et al., Nature 3 38: 153-156 (1989) and Capecchi (1989). The teaching is general And are incorporated herein by reference. 2. Embryo recovery and ES cell injection   ES cells were used in naturally cycling or superovulated female mice mated with males. Embryos can be harvested for transfer of the cells. When using a mouse, C57BL is used for this purpose. / 6 strains are preferred. Embryos of appropriate age are collected approximately 3.5 days after successful mating You. Mated females were sacrificed by CO2 asphyxiation or cervical dislocation, and excised uterine horns Of the embryos from the culture (Dulbecco's modified essential medium containing 10% calf serum) Put it in the ground. About 10 to 20 ES cells were obtained using a glass microneedle having an inner diameter of about 20 μm. And inject into the blastocyst. 3. Embryo transfer to pseudopregnant females   Randomly cycled adult female mice are paired with vasectomized males. Swiss Webster, ICR or other mouse strains can be used for this purpose. Recipient females are embryos containing ES cells Copulate as required for blastocyst transplantation, 2.5-3.5 days after copulation You. At the time of embryo transfer, the recipient female was 0.015 ml of 2.5% Abel / g body weight. Anesthetize with intraperitoneal injection of tin. By incising the body wall just above the fallopian tube, To expose the ovaries and uterus (externalized). 25 gauge in the uterine horn The needle is pierced and the blastocyst is implanted therethrough. After transplantation, the ovaries and uterus And the incision is closed with two sutures. Use this procedure if you need to do more transplants Repeat on the other side. Identification, characterization, and utilization of transgenic mice and rats   Transgenic rodents can be identified by analyzing their DNA . For this purpose, tail samples (1-2 cm) can be removed from 3 week old animals. DNA from these or other samples is then prepared, Southern blot, PCR Or transgenic founder (founder ) (F0) animals and their progeny (F1 and F2) can be detected. A. Pathological research   Various F0, F1 and F2 animals with the transgene were subjected to Aβ deposition, APP Or expression of APP cleavage products, neuronal or neurite abnormalities, and in the brain Evidence of an inflammatory response can be analyzed by immunohistology. Each transgenic Mouse and rat brains from strains are fixed and sectioned. APP section And / or stained with antibodies reactive with Aβ. Fluorescein, loader Binds to min, horseradish peroxidase, or alkaline phosphatase The primary antibody is detected by using the secondary antibody. These methods work in specific areas of the brain Allows the identification of amyloid plaques and other pathological lesions in A. 9? Plaques ranging in size> 50 μm are found in the cerebral cortex in the brain of AD patients. Characteristically, but also observed in dense gray matter including the amygdala, striatum and diencephalon Can be done. Sections are also stained with other antibodies that can diagnose Alzheimer's plaque These antibodies can be used to identify APP, Alz-50, tau, A2B5, neurofilament. , Synaptophysin, MAP-2, ubiquitin, complement, neuron-specific Recognizes antigens such as nolase and other antigens that are characteristic of Alzheimer's pathology (Wolozin et al., Science 232: 648 (1986); Hardy and Allsop, Trends in Pharm . Sci. 12: 383-388 (1991); Selkoe, Ann. Rev.Neurosci. 12: 463-490 (1989); Ar USA et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2249-2253 (1990); Majocha et al., Alner. Assoc. Neuropathology Abs 99:22 (1988); Masters et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 82: 4245-4 249 (1985); Majocha et al., Can J Biochem Cell Biol 63: 577-584 (1985)). Chioff Staining with Rabin S and Congo Red was also observed in neurite plaques and NFTs. of It can be done to analyze the presence of amyloid and co-localization of Aβ deposition. B. Analysis of APP and Aβ expression 1. mRNA   Messenger RNA is derived from cell lines and tissues of transgenic animals. Guanidium thiocyanate-phenol: isolated by chloroform extraction (Chomaczynski and Sacchi, Anal Biochem 162: 156-159 (1987)). Determined by Northern blot, RNAse and nuclease protection assays. Can be determined. 2. protein   APP, Aβ, and other fragments of APP are derived from the APP extracytoplasmic domain. Aβ region, Aβ1-42, Aβ1-40, APPβ, FLAPP + APPα, and A Detection using polyclonal and monoclonal antibodies specific for the C-terminus of PP It can and has been served. Various antibodies specific to human sequences, such as 10D5 And 6C6 are very useful for this purpose (Games et al. (1995)). 3. Western blot analysis   Protein fractions are isolated from tissue homogenates and cell lysates, e.g., Western blot analysis can be performed as described below: Harlow et al., Antibo dies: A Laboratory Manual, (Cold Spring Harbor, NY, 1988); Brown et al., J. Ne. urochem 40: 299-308 (1983); and Tate-Ostroff et al., Proc Natl Acad Sci 86: 745. -749 (1989).   Briefly, the protein fraction was denatured in Laemmli sample buffer and Run on a DS-polyacrylamide gel. The protein is then nitro Transfer to a cellulose membrane by electroblotting. Filter Block, incubate with primary antibody, and finally react with enzyme-conjugated secondary antibody Respond. Subsequent incubation with the appropriate chromogenic substrate is performed by Clarify the location of parkin. C. Pathological and behavioral studies 1. Pathological research   Immunohistological and Thioflavin S staining are described elsewhere herein. It is done as follows.   In situ hybridization: radioactively or enzymatically labeled nucleic acid Using the probe, mRNA can be detected in situ. The probe is For better penetration, digest or prepare to about 100 nucleotides in length. You. For fixed or paraffin-embedded samples, see Chou et al., J. Psych. Res. Two The hybridization procedure of 4: 27-50 (1990) is outlined below, but a similar procedure is used. Can also be used on sectioned samples as frozen material. In situ hybridization Paraffin slides for stabilization should be dewaxed in xylene and Rehydrate with a series of ethanol and finally rinse with phosphate buffered saline (PBS) . Sections are post-fixed in fresh 4% paraformaldehyde. Slide the PBS And wash twice for 5 minutes to remove paraformaldehyde. Then, cut the slices into 20 μg Permeabilized by treatment with / ml protein kinase K solution . Sections were refixed in 4% paraformaldehyde and background The base molecule that generates the thiol bond is 0.1 M triethanolamine and 0.3 M acetic acid-free. Acetylation with aqueous solution for 10 minutes. Wash slides with PBS, then step-by-step Dehydrate with a series of ethanol and air dry. Control sections and sense probes And hybridized with an antisense probe. After proper cleaning, The combined radioactive probe was detected by autoradiography or enzyme-labeled. The probe is detected by reaction with an appropriate chromogenic substrate. 2. Behavioral research   Behavioral tests set up to evaluate learning and memory deficits are used. This Examples of such tests include the Morris water maze (Morris, Learn Motivat. 12: 239-260). (1981)). In this procedure, the animal is filled with water and sheltered under water. Placed in a circulating pool with a platform. The animal faces the adjacent visible display Visible markers on the platform so you can find them Is placed. Alternatively, animals may not have a position indicator indicating the position of the platform. And are subjected to more complex types of testing. In this version, the animal is associated with a distant visible display. You need to learn the position of the platform in the staff, reference and working memory (working) memory). Learning deficiencies in the water maze are Genetic mice. Transgenic expression of Aβ-containing proteins An example of behavior analysis for evaluating the effect is described in Example 9.   Operant Behavioral Study of Memory Function: Disclosed Transgenic Animal Memory Machine Performance can be assessed by testing for memory-related dietary behavior (Dunnett, "O. Perrant delay matching and non-matching position "Behavioral Neuroscience, Vo lume I: A Practical Approach (editor Sagal, IRL Press, N.Y., 1993) 123-136;  Zornetzen, Behav.Neur.Biol. 36: 49-60 (1982)). Transgenic and Non-transgenic mice get dietary reward in two-component operant procedure Train to do so. One component is a delayed spatially variable schedule. This schedule The mouse is rewarded by pressing another lever in the current trial Over the course of a different delay time, You have to remember if you pushed the lever. This is the immediate or "effect" of the animal. Give an indication of memory. The second component is a discriminating spatially variable schedule. Under this schedule, the mouse presses one of the illuminated levers. Earn rewards. This discriminating action is an example of reference storage. Transgenic And non-transgenic groups of mice over time, eg, from 3 months of age. It has been studied to the end of its useful lifespan, which indicates the sensitivity to cholinergic antagonists. Contributes to assessing fertility and the development of behavioral disorders with respect to these memory tasks . The disclosed transgenic mice have a memory of cholinergic antagonists. Sensitivity to perturbation effects is increased, and With disability, it is expected to be a model for cognitive deficits in Alzheimer's disease. Administration-challenges with cholinergic antagonists were tested at various ages. Can do. These memory behavioral tests were also performed on the disclosed transgenic animals. It can also be used to compare the effects of compounds on behavioral disorders. In this case, two groups of mice The transgenic mice treated with the test compound and the test compound administered And not transgenic mice.   Emotional responsiveness and object recognition: various features of the disclosed transgenic animals Noh is an ambulatory activity, emotional responsiveness to a new environment or new subject, and It can be assessed by testing the recognition of the subject. The first set of assessments is for different ages Done on the same animal (the individual animal is its own control) Work is a type of memory that shows severe disability in AD patients. Test the emotional responsiveness to a normal environment or new subject, and the perception of the subject. Serve the purpose of testing. Day 1, transgenic and non-transgenic Control mice are individually square open with a central platform Placed in the field. Horizontal and vertical activity for each animal for 30 minutes , And platform crossings are recorded in 5 minute blocks. On the second day, Each animal is subjected to two trials at one hour intervals. First trial Two identical objects are placed in the open field and animals are allowed 3 minutes of exploration. Is done. In a second trial, one of the subjects is replaced with a new subject and the animal is already The time spent searching for existing and new objects is recorded in the next 3 minutes ( Ennaceur and Delacour, Behav. Brain Res. 31: 47-59 (1988)). Animals then Test for neophobic behavior, which is considered a guide to anxiety . Here, animals are given the opportunity to move freely between existing and new environments. Can be   After that, the same animals are given various learning tasks and their learning and memory abilities are investigated. You. First, for spatial recognition memory, in the T-maze delay variable task, 6 hours And a delay time of 24 hours. This type of memory is It has always been shown to be sensitive. Half of the animals in each group are then Train on just reinforced lever pushing tasks. This is the training of animal work To measure later improvement, which has been shown to be involved in hippocampal activation Can be used. Another half of the animals are used for spatial discrimination in an 8-arm radical maze. (Oltons and Samuelson, J. Exp. Psychol. [Animal Behav,] 2: 9 7-116 (1976)), measures that evaluate action and reference, and provide good guidelines for memory ability (Angle preference) for analysis purposes. Bar-lever pushing task 2-3 months old animals that were trained and tested were 9 to 10 months old in the radical maze It can be trained and tested, and vice versa. Working memory defect, radical arm stray Tracts were shown in PDAPP transgenic mice.   Two additional groups, 9 to 10 months of age, may be subjected to the same behavioral tests as above, Suggests that behavioral screening performed at the age of two to three months can increase learning and memory skills Serve the purpose of deciding whether to affect.   These memory behavioral tests also demonstrate the behavioral disorders of the disclosed transgenic animals. Can also be used to compare the effects of compounds on In this case, two groups of mice Transgenic mice receiving the test compound and whether the test compound was not administered And transgenic mice.   The procedure applicable for transgenic mice is The same is true for the case. D. Preferred features   The phenotypic characteristics of the disclosed transgenic animals are Can be used to identify preferred types of transgenic animals as animal models. You. Among the disclosed transgenic animals, the preferred type as an animal model is the same. Measure additional phenotypic features and these features, which can also be used to determine The assay to perform this is described in Example 6. These features are preferably It is similar to the phenotypic features observed in Alzheimer's disease. Disclosure Of transgenic animals selected for use as animal models APP and Aβ markers, also useful for the following, are described below. These Or any or all of the phenotypic features alone or in combination Can be used to identify preferred types of the disclosed transgenic animals. For example, the presence of plaques that can be stained with Congo Red in brain tissue has been disclosed. Phenotypic features that can identify transgenic animals that are preferred. Good Certain APP-related tags present in transgenic animals (described above) Protein expression levels are used to identify preferred transgenic animals. It is intended to be a standing feature. Therefore, the most preferred transgenic The animal has an expression level disclosed for one or more of the APP-related proteins. And indicates one or more of the above phenotypic features. Especially preferred Phenotypic characteristics (the presence of which identifies the animal as a preferred transgenic animal) ) Is: the presence of amyloid plaques that can be stained with Congo Red (K elly (1984)), extracellular amylo identified by electron microscopy by 12 months of age Presence of id fibrils and identified by electron microscopy by 12 months of age Presence of type I dystrophic neurites (including synaptic proteins and APP) , Composed of spherical neurites; Dickson et al., Am J Pathol 132: 86-101 (1988);  Dickson et al., Acta Nuropath. 79: 486-1493 (1990); Masliah, J Neuropathol Ex p Neurol 52: 135-142 (1993); Masliah et al., Acta Nuropath. 87: 135-142 (1994); W ang and Munoz, J Neuropathol Exp Neurol 54: 548-556 (1995)). These features An example of signature detection is provided in Example 6. Transgenic animals are 14 months old At the time, it is most preferred to have amyloid plaques that can be stained with Congo Red. New Screening compounds for the treatment of Alzheimer's disease   Transgenic animals or animal cells derived from transgenic animals Uses standard methodologies to assess potential effects in treating Alzheimer's disease Can be used to screen compounds. AD screen like this In a tuning assay, compounds are administered over a period of time and at various dosages. Administered to animals or introduced into the culture medium of cells derived from these animals The animal or animal cells may then be processed as described above and in the Examples below. Changes in the expression or processing of APP, the development of other AD markers, Current level or localization, histopathology and / or behavior in the case of animals To be tested. In general, any improvement in behavioral testing (changes in AD association markers, Reduced severity of AD-related histopathology, reduced expression of Aβ or APP cleavage products, and And / or the presence of other compounds that are correlated with the AD observed in treated and / or treated animals. Presence or change in level (compared to untreated animals) is due to Alzheimer's disease Is an indicator of compounds useful for treating. Specific protein, code transcription Substance, enzyme activity or biochemical activity, and / or tissue of these proteins Pathology is related to and characteristic of AD and is referred to herein as a marker . Both the expression or localization of these markers characteristic of AD have been detected Or is present in the disclosed transgenic animals. This These markers can be measured or detected, and these measurements Comparison and testing between transgenic animals and untreated transgenics Compound The effect of the object can be determined. A useful marker for AD screening assays is AD Selection is based on the detectable change in these markers in relation. Many of this Such markers have been identified in AD and disclosed transgenes. Has been detected in nick animals or is expected to be present in these animals. Is either measured. These markers indicate their nature, location, Are divided into several categories based on function. AD screening ass Preferred examples of markers useful for (a) are the Aβ-related markers described below, Plaque-related markers, cytoskeletal and neural markers, inflammatory markers Group of neurons and neurotransmitter-related markers . A. Aβ-related marker.   Expression of various forms of APP and Aβ are described above and in the Examples below. Can be measured directly by both immunohistochemistry and quantitative ELISA. And to treated and untreated transgenic animals. Can be compared. Currently, two forms of APP products (APP and Aβ) have been discovered (Haass and Selkoe, Cell 75: 1039-1042 (1993)). This They have been shown to be endogenously associated with AD pathogenesis in a time-dependent manner. Therefore, the preferred assays are APP and A in transgenic mice. Compare age-related changes in β expression. As described in Example 6, The increase is shown during the aging of PDAPP mice.   A preferred target for assay measurements is in individuals with Alzheimer's disease. Aβ markers that are known to increase in total Aβ (Aβtot) , Aβ1-42 (Aβ11-42Aβ with amino acids 1-42), Aβ1-40(With amino acids 1-40 Aβ), AβN3 (pE) (AβN3(PE)); AβX-42 (AβX-42Ends with amino acid 42 Aβ form); AβX-40 (AβX-40; Aβ form ending with amino acid 40); insoluble Aβ (Aβins oluble ); And soluble Aβ (AβsolubleKuo et al. Biol. Chem. 271 (8): 407 7-4081 (1996)). AβN3(PE) has pyroglutamic acid at position 3 (Saido, N euron 14: 457-466 (1995)).X-42Is Aβ13-42Any C-terminal form of Aβ such as Say. AβinsolubleIs Gravina, J .; Biol. Chem. 270: 7013-7016 (1995) As mentioned This is the form of Aβ recovered. APPβ also assesses the amount of β-secretase activity (Seubert et al., Nature 361: 260-263 (1993)). this Some of their Aβ forms and their association with Alzheimer's disease are described by Haass and And Selkoe (1993). Aβtot, Aβ11-42, And AβX-42of Detection and assays are described in Example 6. Generally, the specific form of Aβ is specific Antibodies can be assayed either quantitatively or qualitatively as described below. When referring to the position of an amino acid in the form of Aβ, this position is relative to the Aβ region of APP. Respond. Amino acid 1 of Aβ corresponds to amino acid 672 of APP, and amino acid 1 of Aβ 42 corresponds to amino acid 714 of APP.   Preferred as targets for assay measurements are also APP markers. An example For example, the different forms of secreted APP (called APPα and APPβ) are also measured. (Seubert et al., Nature 361: 260-263 (1993)). Other forms of APP also Assays to assess potential for compounds affecting Ruzheimer's disease Can act as a target for These include FLAPP + APPα, full-length APP, APP C-terminal fragments (particularly C100 (the last 100 amino acids of APP) and C57-C 60 (the last 57-60 amino acids of APP)), and Aβ1-40Including the area corresponding to Any form of APP.   APP form also has potential for compounds affecting Alzheimer's disease Is a preferred target for assays to assess Absolute APP and APP transcripts Levels, different APP forms and the relative levels of their cleavage products, and the expression of APP Current or processing localization is all a marker associated with Alzheimer's disease And can be used to determine the effect of treatment with potential therapeutic compounds . Localization of APP to plaque and neural tissue is particularly important for these assays. It is a preferred target.   Quantitative measurements can be achieved using a number of standard assays. For example, transcription Product levels are determined by RT-PCR and hybridization methods including PNase protection, It can be measured using Zan analysis, as well as Rdot analysis. APP and Aβ levels Of tissue sections stained by ELISA, ELISA, Western analysis and immunohistologically Can be assayed by comparison. Immunohistological staining can also be performed on specific tissues and cell types. What Can be used to assay the localization of APP and Aβ. Such an ass A is described above, and specific examples are provided below. B. Plaque association marker.   A variety of other molecules are also present in the plaques of individuals with AD and the disclosed trans. Is present in transgenic animals and is absent in plaque and neural tissue Can be detected. The amount of these markers present on plaques and nervous tissue has not yet been determined. It is expected to increase with the age of the transgenic animal of the treatment. Like A new plaque-related marker is apolipoprotein E, a final glycosylation product Products, amyloid components, advanced glucosylation end products (Smith et al., Pr oc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 5710 (1994)), growth inhibitory factor, laminin, type IV Collagen (Kalaria and Perry (1993); Ueda et al. (1993)), progressive glycosylation Product receptor (RAGE), and ubiquitin.   The markers described above are used to detect specific components of plaque and neural tissue. Although plaque location and extent may also be determined by well-known histochemical staining (eg, For example, by using Congo Red and Thioflavin S), And may be determined as described in the following several examples. C. Cytoskeletal and neural markers.   Many changes in cytoskeletal markers associated with AD are also due to transgenic Detected in PDAPP mice. These markers are AD screening And the effect of the compound on AD can be achieved. cell Many changes in skeletal markers are associated with plaque-associated neurofibrillary tangles or Occurs in any of the dystrophic neurites (Kosik et al. (1992); Loves tone and Anderton (1992); Brandan and Inestrosa (1993); Trojanowski et al. (1993); Masliah et al. (1993)).   The following is a preferred cytoskeleton showing changes in and / or associated with AD Markers and neural markers. These markers can be detected and altered. Can be determined and the effect of the compound on the disclosed transgenic animals measured. Can be determined. Spectrin shows increased degradation in AD. Tau and nerve fibers Lament shows an increase in hyperphosphorylation in AD, And ubiquitin levels are increased in AD. Tau, ubiquitin, MAP-2, God Transfilaments, heparin sulfate, and chondroitin sulfate are Localization to neurons and nervous tissue and generally varies from normal localization. GAP4 3 levels are reduced in the hippocampus and abnormally phosphorylated tau and nerve Filament is present in PDAPP transgenic mice. D. Inflammatory markers.   Alzheimer's disease is also associated with immunoinflammatory, with a corresponding increase in inflammatory markers. It is known to stimulate responses (Frederickson and Brunden (1994); McG eer et al. (1991); Wood et al. (1993)). The following are in and / or related to AD Are preferred inflammatory markers that show changes that occur. Inspection at these manufacturers Changes in expression are useful in AD screening assays. Acute phase (acute ph ase) protein and glue markers (eg, α1 antitrypsin, C-reactive protein, α2-macroglobulin (Tooyama et al., Molecular & Chemical  Neuropathology 18: 153-60 (1993)), collagen fibrillary acidic protein (GFAP), Mac I, F4 / 80, and cytokines (eg, IL-1α and β, TNFα, IL-8, MIP-1 α (Kim et al., J. Neuroimmunology 56: 127-134 (1995)), MCP-1 (Kim et al., J. Neuro logical Sciences 128: 28-35 (1995); Kim et al., J. Neuroimmunology 56: 127-134 (1 995); Wang et al., Stroke 26: 661-665 (1995)), and IL-6), all of which Increases in AD and increases in the disclosed transgenic animals It is expected that Complement markers (eg, C3d, C1q, C5, C4d, C4bp, and And C5a-C9) localize to plaque and neural tissue. Major histocompatibility complex ( MHC) Glycoproteins (eg, HLA-DR and LA-A, D, C) are increased in AD I do. Microglial markers (eg, CR3 receptor, MHC1, MHCII, LCD31, CD11a, CD 11b, CD11c, CD68, CD45RO, CD45RD, CD18, CD59, CR4, CD45, CD64, and CD4 4 (Akiyama et al., Brain Research 632: 249-259 (1993)) increases in AD You. Additional inflammatory markers useful for AD screening assays include: But Α2 macroglobulin receptor, fibroblast growth factor (Tooyama et al., Neuro oscience Letters 121: 155-158 (1991)), ICAM-1 (Akiyama et al., Acta Neuropath). ologica 85: 628-634 (1993)), lactotransferrin (Kawamata et al., America) n Journal of Pathology 142: 1574-85 (1993)), C1q, C3d, C4d, C5b-9, Fcγ RI, FcγRII, CD8 (McGeer et al., Can J Neurol Sci 16: 516-527 (1989)), LCA (C D45) (McGeer et al. (1989); Akiyama et al., Journal of Neuroimmunology 50: 195-201. (1994)), CD18 (β2 integrin) (Akiyama and McGeer, Journal of Neur oimmunology 30: 81-93 (1990)), CD59 (McGeer et al., Brain Research 544: 315-31). 9 (1991)), vitronectin (McGeer et al., Canadian Journal of Neurological S ciences 18: 376-379 (1991); Akiyama et al., Journal of Neuroimmunology 32: 19-28. (1991)) vitronectin receptor, β3 integrin (Akiyama et al. (1991)) , Apo J, clusterin (McGeer et al., Brain Research 579: 337-341). (1992)) Type 2 plasminogen activator inhibitor (Akiyama et al., Neuro oscience Letters 164: 233-235 (1993)), CD44 (Akiyama et al., Brain Research 6) 32: 249-259 (1993)), Midkine (Yasuhara et al., Biochemical & Biophysical Research Communications 192: 246-251 (1993)), Macrophor Dicolony stimulating factor receptor (Akiyama et al., Brain Research 639: 171-174 (1994) )), MRP14, 27E10, and interferon alpha (Akiyama et al., Journal of Neurology). immunology 50: 195-201 (1994)). Further associated with inflammation or oxidative stress Markers include 4-hydroxynonenal protein binding. Combination (Uchida et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 212: 1068-1073 (1995); And Stadtman, Methods in Enzymology 233: 371-380 (1994); Yoritaka et al., Proc. N atl.Acad.Sci.USA 93: 2696-2701 (1996)), IκB, NFκB (Kaltschmidt et al., Mole cular Aspects of Medicine 14: 171-190 (1993)), cPLATwo(Stephenson et al., Neuro obiology Dis. 3: 51-63 (1996)), COX-2 (Chen et al., Neuroreport 6: 245-248 (199) 5)), matrix metalloproteinases (Backstrom et al., J. Neurochemistry 58: 9 83-992 (1992); Bignami et al., Acta Neuropathologica 87: 308-312 (1994); And Gottschall, J. Neurochemistry 66: 1641-1647 (1995); Peress et al., J. Neuropat. hology & Experimental Neurology 54: 16-22 (1995)), membrane lipid peroxide , Protein oxidation (Hensley et al., J. Neurochemistry 65: 2146-2156 (1995); Smith et al., Pr. oc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 10540-10543 (1991)) and reduced ATPase activity. (Mark et al., J. Neuroscience 15: 6239 (1995)). These markers can be detected And a compound against the disclosed transgenic animal, wherein the change can be detected Is measured. E. FIG. Neuron and neurotransmitter related markers.   Changes in neuronal and neurotransmitter biochemistry are associated with AD and Present in indicated PDAPP animals. Cortical and hippocampal cholinergic action in AD Sexual innervation is greatly reduced. This is the synthase choline acetyl transferer Very large deficiency of zeo, acetylcholinesterase, synaptosome choline uptake Incorporation (measured by hemicolinium inding), As demonstrated by the synthesis and release of acetylcholine (Rylett et al. (1983); Sim Coyle et al., Science 219: 1184-1190 (1983); Davies and Maloney, La. ncet 2: 1403 (1976); Perry et al., Lancet 1: 189 (1977); Sims et al., J. Neurochem. 40: 503-509 (1983)). All of these are useful markers. These markers Can be used in an AD screening assay to determine the effect of a compound on AD. Can be determined. Basal forebrain neuron deficiencies are also present, and gas The galanin system becomes hypertrophic in AD.   In addition to the above marker changes in AD, pre-basal protruding into the cortex and hippocampus Atrophy and deficit of brain cholinergic neurons (Whitehouse et al., Science 215: 1237- 1239 (1982)), as well as changes in entorhinal cortical neurons (V An Hoesan et al., Hippocampus 1: 1-8 (1991) also exists. Based on these observations Measurements of these enzyme activities, neuron size, and neuron count. Are expected to decrease in the disclosed transgenic animals. Therefore, it is a useful target for detection in AD screening assays. You. Basal forebrain neurons are dependent on nerve growth factor (NGF). Brain-derived nerve Nutrition molecules (BDNF) are also reduced in the hippocampus of the disclosed transgenic animals. A little and therefore a useful marker for detection in AD screening assays It is a target.   Release of APP and Aβ in both in vitro tissue culture and brain sections. Outbreaks have also been shown to be affected by muscarinic receptor stimulation. A similar finding is that phosphoinosital turnover (Nitsch et al. (1992) Hung et al., J. Biol. Chem. 268: 22959-22962 (1993); Nitsch et al., Proceedings of t. he Eighth Meeting of the International Study Group on the Pharmacology o f Memory Disorders Associated with Aging 497-503 (1995); Masliah and Te rry (1993); Greenamyre and Maragos (1993); McDonald and Nemeroff (1991) Mohr et al. (1994); Perry, British Medical Bulletin 42: 63-69 (1986); Maslia h et al., Brian Research 574: 312-316 (1992); Schwagerl et al., Journal of Neurochemi. stry 64: 443-446 (1995)). Based on these observations, the neurotransmitter Agonis Can reduce Aβ production in the disclosed transgenic animals It is. Based on this theory, the effects of compounds on neurotransmitter receptors Measuring screening assays identify compounds useful for treating AD Or can be used.   In addition to well-documented changes in the cholinergic system, Other receptor systems (eg, serotonergic receptor systems, adrenergic Sexual receptor system, adenosine receptor system, and nicotine receptor system) Dysfunction has also been shown. Markers characteristic of these changes, and Other neuronal markers that show both metabolic and structural changes in AD include: It is described below. Changes in the level and / or localization of these markers Using similar techniques described to measure and detect early markers, Can be measured.   The following is a preferred cytoskeleton showing changes in and / or associated with AD Markers and neural markers. Cathepsin (cat) D, B and neurons Neuronal Thread Protein Levels and Elongation Factor 2 Phosphorus Oxidation increases in AD. Cat D, B, protein kinase C, and NADPH Localizes in plaque and neurite tissue in AD. Nicotine receptor , 5-HTTwoReceptor, NMDA receptor, α2-adrenergic receptor, China Putophycin, p65, glutamine synthetase, glucose transporter, P PI kinase, drebrin, GAP43, cytochrome oxidase, heme Oxygenase, calbindin, adenosine A1 receptor, monoamine metabolite , Choline acetyltransferase, acetylcholinesterase, The activity and / or level of naptosome choline uptake are all Decrease.   Additional markers associated with AD or after treatment of cells with Aβ Examples include: (1) cPLATwo(Stephenson et al., Neurobiology of Di seases 3: 51-63 (1996)), which is up-regulated in AD, (2 ) Heme oxygenase-1 (Premkumar et al., J. Neurochemistry 65: 1399-1402 (1995) Schipper et al., Annals of Neurology 37: 758-768 (1995); Smith et al., American Jo urnal of Pathology 145: 42-47 (1994); Smith et al., Molecular & Chemical Neurop. athology 24: 227-230 (1995)), c-jun (Anderson et al., Experimental Neurology) 125: 286-295 (1994); Anderson et al., J. Neurochemistry 65: 1487-1498 (1995)), c-fos (Anderson et al. (1994); Zhang et al., Neuroscience 46: 9-21 (1992)), HSP27 (Renkawek et al., Acta Neuropathologica 87: 511-519 (1994); Renkawek et al., Neurore port 5: 14-16 (1993)), HSP70 (Cisse et al., Acta Neuropathologica 85: 233-240) (1993)), and MAP5 (Geddes et al., J. Neuroscience Research 30: 183-191 (199) 1); Takahashi et al., Acta Neuropathologica 81: 626-631 (1991)), these are AD, And induced in cortical cells after Aβ treatment, and (3) junB, junD, f osB, fral (Estus et al., J. Cell Biology 127: 1717-1727 (1994)), cyclin D1 (Freeman et al., Neuron 12: 343-355 (1994); Kranenburg et al., EMBO Journal 15: 46-54. (1996)), p53 (Chopp, Current Opinion in Neurology & Neurosurgery 6: 6-1) Sakhi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 7525-7529 (1994); Wood and Youle, J. Neuroscience 15: 5851-5857 (1995)); NGFI-A (Vaccarino et al., Molecul) ar Brain Research 12: 233-241 (1992)), as well as NGFI-B, which are treated with Aβ Induced in later cortical cells. F. Determination of the amount and localization of AD markers.   Quantitative measurements can be achieved using a number of standard assays. For example, transcription Product levels are determined by RT-PCR and hybridization methods (RNase protection, Northern Analysis, including R-dot analysis). Protein marker Levels were stained by ELISA, Western analysis and immunohistochemically It can be assayed by comparing tissue sections. Immunohistochemical staining is also Used to assay the localization of protein markers to tissues and cell types obtain. The localization and histochemical binding of AD markers are determined by histochemical detection methods (antibody Determined by staining, laser scanning confocal imaging, and immunoelectron microscopy Can be done. Examples of such techniques are described in Masliah et al. (1993) and Example 6 below. Are listed.   For receptor and enzyme markers, the activity of the receptor or enzyme is measured. Can be For example, neurotransmitter metabolizing enzymes (eg, choline acetyltransfer Acetylcholinesterase) activity is measured using standard radiometric enzymes. Can be measured using an activity assay.   The activity of certain neurotransmitter receptors is determined by phosphoinositol (PI) turnover. It can be determined by measuring the bar. This is because of the receptor Includes measuring inositol accumulation after stimulation. Useful agonists include Carbochol and glutaminergic receptors As for ter, there is norepinephrine. Of receptors present in brain tissue The number is assessed by quantitatively measuring the binding of the ligand to the receptor. obtain.   Receptor ligand and neurotransmitter levels and turnover are dependent on species It can be determined by quantitative assays performed at various times. Dopamine turnover Can be measured using DOPAC and HVA. MOPEG sulfate is norepinephrine Can be used to measure turnover, and 5-HIAA is a serotonin turnover Can be used to measure over. For example, norepinephrine levels In the hippocampus of 12-13 month old PDAPP transgenic mice compared to controls At 20%. In general, the above-described assay should read the following statement For example, Rylett et al. (1983); Sims et al. (1980); Coyle et al., Science 219: 1184-119. 0 (1983); Davies and Maloney, Lancet 2: 1403 (1976); Perry et al., Lancet 1: 189. (1977); Sims et al., J. Neurochem. 40: 503-509 (1983) obtain. These markers are also described by Bymaster et al., J. Pharm. Exp. Ther. 269: 282-289 ( 1994). G. FIG. Screening assay using cultured cells.   Screening assays to determine the therapeutic potential of compounds are also open Cells from a transgenic animal for the indicated APP construct, and It can be performed using cell cultures stably transfected with the disclosed constructs. You. For example, such an assay can be performed on cultured cells in the following manner. . Cell cultures are described in International Patent Application No. 94/10569 and in Citron et al. (1995). In general, they can be transfected. Then, the resulting transgenic Check cells or transfected cell cultures can be plated in Corning 96-well plates. Dulbecco's minimum essential medium plus 10% fetal bovine serum, 1.5 to 2. 5 × 10FourCells can be plated.   Overnight ink at 37 ° C in an incubator equilibrated with 10% carbon dioxide After incubation, the medium is removed and incubated for 2 hours with medium containing the compound to be tested. The period of pre-treatment was replaced and the cells were incubated as described above. The final concentration of the compound used in the treatment, when the concentration of dimethyl sulfoxide exceeds 0.5% The stock containing the compound to be tested should not be more than about 0.1%. , First prepared in 100% dimethyl sulfoxide.   At the end of the pretreatment period, the medium is again removed and tested as described above. Replace with fresh medium containing compound and incubate cells for an additional 2-16 hours. To After processing, plates are centrifuged at 1200 rpm for 5 minutes at room temperature in a Beckman GPR. Centrifuge and pellet cell debris from conditioned media. 100 μL from each well Conditioned medium or a suitable dilution thereof is described in International Patent Application No. 94/10569. Pre-coated with antibody 266 (antibody directed against amino acids 13-28 of Aβ) And stored at 4 ° C. overnight. Labeled antibody 6C6 (Aβ ELISA assays (directed against amino acids 1 to 16) can be performed The amount of Aβ can be measured. Different capture and detection antibodies can also be used.   The cytotoxic effects of the compounds are described in Hansen et al. Immun. Method. 119: 203-210 (198 It is measured by modification of the method of 9). 25 μl of cells remaining in the tissue culture plate 3, (4,5-dimethylthiazol-2-yl) 2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) Add stock solution (5 mg / mL) to a final concentration of 1 mg / mL. 1 cell Incubate for hours at 37 ° C. and allow cell activity to equal volume of MTT lysis buffer (50% For the addition of 20% w / v sodium dodecyl sulfate in dimethylformamide, pH 4.7) Stop more. Complete extraction is achieved by overnight shaking at room temperature. OD562n m And OD650nmDifference between UV and Molecular DevicemaxMicroplate reader Or its equivalent as an indicator of cell survival.   Aβ ELISA results are fitted to a standard curve and expressed as ng / mL Aβ . These results are divided by the MTT results to standardize cytotoxicity, and Percentage of results from control assays performed in the absence of compound It is expressed as   All publications cited herein are hereby incorporated by reference. . The information contained in these publications (in which respect they are cited) Generally known. Example 1: pMTAPP-1 expression in NIH3T3 and PC12 cells.   Clone pMTAPP-1 is one example of an APP770 expression construct shown in FIG. 1a. Use here The promoter used is the metallothionine promoter It is. Stable cell lines were used for the NIH3T3 and PC12 cell lines (ATCC # CCL92 and CRL1721 ) Obtained by transfection. 500,000 NIH3T3 or PC12 cells Was plated in a 100 mm dish and 50 mg in a final volume of 100 μl. 5 mg SalI fragment precipitated in the presence of lipofectin (Gibco, BRL) With a mixture of 1 mg of pSV2neo DNA (Southern and Berg (1982)). Sfected. For PC12 cells, use a plate coated with polylysine. Using. These cells usually do not adhere well to tissue culture dishes. Cells, DMEM Or grown on selective medium containing 10% fetal calf serum in RPMI and supplemented with G418 I let it. Using 500 mg / ml (biological weight) and 250 mg / ml of G418, Colonies were selected from NIH3T3 and PC12 cells. 15 days after transfection , A colony of cells resistant to G418 were isolated by cloning ring and Expanded in flask. The presence of APP cDNA in cells was determined by Mullis and Faloona, M. ethods Enzymol. 155: 335-350 (1987) (this teaching is generally known, and (Incorporated herein).   Expression of APP in 25 colonies from each cell line was determined by immunostaining (Majocha et al. (1988) ). Cells are grown to sub-confluence and 4% para Formaldehyde, 0.12M NaCl, and 20mm NaThreePOFourIn a solution containing (pH 7.0) Fixed. These were synthesized Aβ sequences (Masters et al. (1985); Glenner and Wong). Primary Monoclonal Antibodies to Dr. Ronald Majocha, Massachusetts Genera l, provided by Hospital, Boston, MA) Anti-mouse antibody conjugated to otine (Jackson ImmunoResearch Labs, PA) Overnight. Then, avidin-horseradish peroxidase (H RP) (Vector Labs, Burlingame, CA) and diaminobenzide as a chromogen Immunostaining was performed by adding gin (Majocha et al. (1985)). Result is PMTAPP-1 vector expresses APP in both NIH3T3 and PC12 cells It was shown. Example 2: pEAPP-1 expression in PC12 cells.   pEAPP-1 is one example of an APP770 expression construct shown in FIG. 1a. The programs used here The promoter is a 25 kb human APP gene promoter. DNA from this construct Was transfected into PC12 cells as described above. Transfer with pEAPP-1 Certain clones of isolated cells were isolated from PC12 cells treated with nerve growth factor (NGF). Thus, it showed a differentiated phenotype morphologically similar to the differentiated phenotype indicated. PC12 cells Are usually fairly round and flat cells. Transfected with pEAPP-1 These cells have a cytoplasmic extension that resembles a neurite. Processed by NGF The treated PC12 cells extended very long neurite outgrowths. Transform with pEAPP-1 Thirteen infected PC12 cell clones were selected and propagated. These details Eight of the vesicle clones showed a spontaneous differentiation phenotype, clones 1-8, 1 -1 and 1-4 showed the strongest phenotypes. Against Aβ as described in Example 1 Staining of PC12 cells transfected with pEAPP-1 using the These cells exhibiting metabolism were also shown to express APP. pMTAPP-1 PC12 cells transfected with a loan, even if APP770 cDNA is expressed Did not show this phenotype, so these results Suggest that the expression of APP770 has novel properties with respect to cell physiology. Example 3: pMTA4 expression in PC12 cells.   pMTA4 is one example of the type of construct shown in FIG. 4a. Where used The promoter is a metallothionein promoter. This construct is the code The different proteins are slightly different from the proteins shown in FIG. 4a. APP770 cDN The A clone was digested with Asp718. This cleaves after position 57 (Kang et al. (1987 A) number system). The obtained 5 'extension site was filled in using Klenow enzyme. (Sambrook et al. (1989)). The same DNA preparation was also cut with EcoRI. This too Also cut after 2020. The obtained 5 'extension site was filtered using Klenow enzyme. (Sambrook et al. (1989)). The self-association of this molecule is thus coded Truncated protein is the leader sequence, followed by the sequence of Aβ Phe-Arg-Val-Gly-Se truncated version of Aβ beginning with r-, followed by 56 terminal amino acids of APP , Resulting in an expression clone. DNA from this construct was transferred to PC12 cells as described above. Was transfected. Example 4: Transgenic mouse expressing APP under control of MT-1 promoter Generation.   Microinjection of pMTAPP-1 vector DNA into pronuclear embryos Thus, transgenic mice were produced. pMTAPP-1 is a member of the construct shown in FIG. It is an example of a type. Where the APP770 coding sequence is the metallothionein promoter Operably connected to the For microinjection into mouse embryo Procedure is described in Manipulating the Mouse Embryo by Hogan et al. (1986). . Only a brief description of this procedure is provided below.   Mice were obtained from Taconic Laboratories (German Town, New York). Sw iss Webster female mice were used for embryo retrieval and transfer. B6D2F1Swiss webster slaughter using male mice for mating and vasectomy Was used to stimulate pseudopregnancy.   A. Embryo recovery.   Female mice (4-8 weeks old) were given 5 IU of pregnant horse serum gonadotropin (PMSG; Sigma). ), Followed 48 hours later with 5 IU of human chorionic gonadotropin (hCG; Sigma) Superovulation was induced. Immediately after hCG injection, females were placed with males. 21:00 hCG Shortly afterwards, embryos are harvested from the resected oviducts of the mated females and 0.5% bovine serum albumin (BSA; Sigma) in Dulbecco's phosphate buffered saline. Surrounding Cumulus cells were removed using hyaluronidase (1 mg / ml). Then the pronucleus Wash embryos and add 7% COTwo, 5% OTwo, And 88% NTwoContains a humid atmosphere at 37. In Earle Balanced Salt Solution (EBSS) containing 0.4% BSA in a 5 ° C incubator At the time of injection.   B. Microinjection.   Elutip-DTMSalI DNA purified in 5 mM Tris (pH 7.4) and 0.1 mM EDTA Was dissolved at a concentration of 3 μg / ml for microinjection. Microneedles and Holding pipette, Fisher coagulation tube (Fisher) of DKI model 720pipette puller Pulled from. The holding pipette was then folded at about 70 μm (0.D.) and Nar Mouth baked to about 30 μm I.D. with ishige microforge (model MF-83). Pipette , Equipped with a Narishige micromanipulator attached to a Nikon Diaphot microscope. Fold the tip against the holding pipette into the injection pipette filled with air. After that, the chip was filled with a DNA solution. Embryos (30-40 groups), micromanifold Placed in a 100 μl drop of EBSS under paraffin oil for purification. Embryo Oriented and held with a holding pipette. Next, the injection pipe Pets were inserted into male pronuclei (usually larger). Pipette does not pass through membrane If so, the stage was tapped immediately to assist penetration. Then inject the nucleus And the injection was monitored by nuclear swelling. Recipe embryo group after injection They were placed in EBSS until transfer to ent females.   C. Population.   Adult female mice with random cycles are mated with male vaccinated Swiss Webster males. I let you. Recipient females were mated simultaneously with donor females. At the time of transfer, Anesthetized with rutin. The fallopian tubes were exposed by a single midline dorsal incision. Then eggs An incision was made through the body wall just above the tube. Then, the ovarian sac is removed by tweezers for clock And teared. Embryos to be transferred were placed in DPBS and at the tip of a transfer pipette (About 10-12 embryos). Pipette tip was inserted into fallopian tube funnel and embryos transferred . After transfer, the incision was sutured with two sutures.   D. Analysis of mice for transgene integration.   At approximately 3 weeks of age, approximately 1 cm long tail samples were excised for DNA analysis. Tail Samples were prepared with 0.7 ml of 5 mM ris (pH 8.0), 100 mM DTA, 0.5% SDS, and 350 μg Incubation at 55 ° C with shaking in the presence of proteinase K Digested by doing. Extract the digested material once with an equal volume of phenol And extracted once with an equal volume of phenol: chloroform (1: 1 mixture). The supernatant was mixed with 70 μl of 3 M sodium acetate (pH 6.0) and the DNA was added to an equal volume of Precipitated by adding 100% ethanol. Spin DNA by microcentrifugation Down, wash once with 70% ethanol, dry, and 100 μl TE buffer ( Dissolved in 10 mM Tris (pH 8.0) and 1 mM EDTA).   10-20 μl of DNA from each sample is digested with BamHI and run on a 1% agarose gel. Electrophoresis, blotting on nitrocellulose paper, and32P sign Was hybridized with the APP cDNA fragment. Transgenic animals For autoradiography of hybridized nitrocellulose filters Therefore, it was identified. This DNA is also synthesized to produce an 800 bp fragment of APP DNA. Analysis was performed by PCR using primers.   A total of 671 pronuclear embryos were microinjected, 73 of which survived A child, and six dead children, were born. 9 trans Transgenic mice (5 females and 4 males) were identified and1and FTwoMating was done to give rise to transgenics. These animals are As such, APP mRNA and protein expression in various tissues, and behavior It can be analyzed for analysis of sexual and pathological abnormalities. Toe with this construct Transgenic mice express transgenic RNA. Example 5: Construction of an APP construct containing a cDNA / genomic coding sequence combination.   The cDNA / genomic APP construct containing introns 6, 7, and 8 was cloned into exons 1-6 And cDNA encoding introns 6, 7, 8, and exo Prepared by combining with genomic APP sequences encoding (See FIG. 6). Small enough for convenient insertion in pUC vector Two deletions in the intron sequence to create a simple splicing cassette. Produced. In one, exon from intron 6 (position 143 of intron 6) To the BamHI site located upstream of the start of 7 (1658 bp before the start of exon 7) Was made. In the other, in intron 8 (the first in intron 8 A deletion was made from the BamHI site) to a site at 263 bp before the beginning of exon 9. . To avoid confusion, these truncated APP introns 6 and 8 are referred to herein as Referred to as intron Δ6 and intron Δ8. The BamHI site has these deletions Site, so that they are marked by the presence of the BamHI site. You. In this construct, called PDAPP, exons 7 and 8 and Ron 7 is identical to that of Intron 7, except that only one XhoI site in Intron 7 has been destroyed. It is a contact genome sequence.   DNA fragments containing truncated introns are generated as follows: Bam The HI site was engineered at 143 bp in the nucleotides of intron 6 by PCR mutagenesis. (“Mutation by PCR” PCR technology: Current Innovations (Griffith and And Griffith, CRC Press, 1994) 69-83), and another BamHI site by PCR mutation The induction manipulated 263 bp before the beginning of exon 9. These parts are Exon 6 and Intron 6, and Intron 8 and Exon, respectively Engineered and modified APP genomic DNA into another APP genomic DNA clone containing 9 junctions A clone was generated.   All cassettes were assembled into APP cDNA clones as follows (FIG. 11). Eku 889 bp BamHI-XcmI flag of APP cDNA containing sons 1 to 5 and part of exon 6 (Including nucleotides 1 to 843 of SEQ ID NO: 5) from Bam downstream of the insertion site. APP770x-oligo-x was created by cloning into a vector containing HI and XhoI sites. Was. The APP770x-oligo-x was then cut with XcmI and BamHI. Then two Fragment containing the junction of exon 6 and intron 6 described above. From the obtained APP genomic DNA clone by cutting with XcmI and BamHI. Obtained 34 bp fragment from XcmI in exon 6 to XcmI in intron 6 And artificially prepared from XcmI in intron 6 at position 143 bp of intron 6. In the three-way ligation step, 131 bp to the BamHI site Ligation into P770x-oligo-x created APP770x-E6 oligo-x. Fragment The orientation was confirmed by sequencing. Next, APP770x-E6 oligo-x was transferred to BamHI and And XhoI. Then, a modification including the junction between intron 8 and exon 9 was performed. 313 bp BamHI and XhoI fragments from the APP genomic DNA clone Ligation into x-E6 oligo-x created APP770xE6E9x.   APP770xE6E9x is then cut with BamHI and the KPI and OX-2 domains (E 6.8 kb BamHI fragment of APP genomic DNA encoding exons 7 and 8) Was inserted into the site. This fragment contains a 1658 bp Ba upstream of the beginning of exon 7. Starting at the mHI site and extending to the first BamHI site in intron 8. this The BamHI fragment is used to replace the lambda phage genome encoding this part of the APP gene. Obtained from clone. This clone is a Lambda FIXII vector obtained from Stratagene. Obtained from a human placental genomic library in the United States. This BamHI fragment Originally contained XhoI. This XhoI site cuts, fills in, and religates Destroyed by The location of the deletion is illustrated in FIG. Exons 1-8 and 9 And clones containing introns 6, 7, and 8 "Pricing cassette". Insert the APP splicing cassette into NruI and NruI-XhoI cDNA flag of APP cDNA with XyI and XhoI and having Hardy mutation Used to replace the statement. This mutant form of APP cDNA is It was made by converting G at nucleotide position 2145 to T by mutagenesis. This changes the encoded amino acid from Val to Phe. The resulting construct is , The combination of the cDNA genome APP is a “mini gene”.   APP exon 7 from the APP genomic clone used to generate this construct Sequencing of a 6.8 kb BamHI fragment containing b length and the first BamHI site in intron 8 (APP minigene The site upstream of the deletion in intron 8 engineered into the construct) is the end of exon 8. It was shown to be 2329 bp downstream. This has been demonstrated by Yoshikai et al. (1990) and Does not match the APP gene restriction map published by Yoshikai et al. (1991). By comparing their maps with our sequences, Yoshikai et al. It suggests that the order of the two EcoRI fragments was exchanged in the ping. The 1.60 kb EcoRI fragment containing exon 8 is actually a 1.48 kb EcoRI fragment. 1.48 kb which is mapped upstream in the intron 7 by Yoshikai et al. The EcoRI fragment is actually in intron 8. We have determined from human DNA By measuring the size of the fragment generated by PCR, the EcoRI plasmid containing exon 8 was determined. This position was confirmed with regard to   This APP minigene is operably linked to the PDGF-B promoter and Provides expression of the APP cDNA / genomic construct in a cell. 5 'flanking sequence of PDGF β chain Was inserted upstream of the NruI site at the beginning of the APP minigene. This fragment 1.3 kb upstream of the transcription start site (where the PDGF-B promoter is present), and Containing approximately 70 bp of the 5 'untranslated region, ending at the AurII site (Higgins et al. (1994)). 240 Late SV40 polyadenylation signal with a bp BamHI to BclI fragment Was added downstream of the APP minigene. PDGF-B promoter, APP splicein Cassette, the Hardy mutation, and the SV40 polyadenylation signal. Is referred to as PDAPP (FIG. 9). Example 6: Transgenic mouse containing PDAPP construct.   Generating transgenic mice using the PDAPP construct described in Example 5 did. Microinjection using standard techniques described above Sgenic mice were generated. PDAPP DNA is microinjected into embryos at the 2-cell stage. Injection. Before microinjection, plasmid sequence (pUC) Was removed by digestion of SacI and NotI. 7 founder mice Generated and 109 lines were used for extensive analysis. Using only heterozygous animals Was. Southern analysis of 104 animals from 4 generations showed that about 40 copies of the transzyme Was inserted at a single site and was shown to have been inherited in a stable manner. Human APP messenger RNA was produced in several tissues of transgenic mice Was produced at particularly high levels in the brain. RNA protection assays show that Quon et al. (1 991), Mucker et al., Brain Res. 666: 151-167 (1994), McConlogue et al., Neurobiol. A ging 15: S12 (1994), and Higgins et al., Ann Neurol. 35: 598-607 (1994) Driven by the previously described neuron-specific enolase (NSE) promoter Of 109 animal strains than in a mouse strain expressing the APP transgene Showed at least a 20-fold higher expression of APP.   A. Expression of APP transcripts and proteins.   RNA was purified from Chomaczynski and Sacchi, Analyt. Biochem. 162: 156-159 (1987) As described, isolated from brain tissue and human-specific APP primers (5'-CC GATGATGACGAGGACGAT-3 ', SEQ ID NO: 7; 5'-TGAACACGTGACGAGGCCGA-3', SEQ ID NO 8) using 40 cycles of 1 minute at 94 ° C, 40 seconds at 60 ° C, and 50 seconds at 72 ° C And Wang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86: 9717-9721 (1989) Was subjected to RT-PCR as described above. RT-PCR analysis is performed in the brain of transgenic animals. Demonstrated the presence of transcripts encoding the 695, 751, and 770 isoforms of human APP , Did not demonstrate its presence in brain from non-transgenic littermates. G The identity of the human APPRT-PCR band from transgenic mouse RNA was Confirmed by sequencing and sequencing.   PDAPP transgenic mouse, NSE-APP transgenic mouse, non-tiger Transgenic mice and humans with and without AD Relative levels of APP transcripts in the brain and alternative splicing In a Nase protection assay (Rockenstein et al., J. Biol. Chem. 270: 2825). 7-28267 (1995)). PDAPP mice are about less than non-transgenic controls 5-fold higher total APP mRNA levels, and most NSE-APP transgenic mice Expressed at least 20-fold higher human APP mRNA levels. Driven by NSE Human APP expression does not affect mouse APP mRNA levels, but PDAPP trans The transgenic mice showed a significant 30% decrease in mouse APP transcript. Non Relative expression of mouse APP770: 751: 695 mRNA in the brain of transgenic mice Although the production was about 1: 1: 35, the brain of PDAPP transgenic mice The corresponding human APP mRNA level in was 5: 5: 1.   Analysis of holo-APP was performed using 0.5 mM EDTA, 10 μg ml-1Leupeptin and 1 mM PMSF Was performed by homogenization of the brain in 10 volumes of PBS containing Sun The pull is spun at 12,000 g for 10 minutes and the pellet is washed with RIPA (150 mM NaCl, 50 mM  Tris (pH 8.0), 20 mM EDTA, 1.0% deoxycholate, 1.0% Triton X-100, 0.1% SDS, 1 mM PMSF, and 10 μg ml-1(Leupeptin). Sun Pulls (each containing 30 μg of total protein) were analyzed by SDS-PAGE and obilon membrane and transfer the holo-APP antibody anti-6 (anti-Bx6) (Oltersdorf et al. . Biol. Chem. 285: 4492-4497 (1990)), or 8E5 monoclonal Reacted with any of the antibodies. 8E5 is a bacterial fusion containing residues 444-692 of human APP Prepared for proteins (Oltersdorf et al. (1990)) and human-specific. And show essentially no cross-reactivity to mouse APP. Transgenic Total APP expression in human 109 littermate and control litter brain tissue (human and And mouse) by immunoblot analysis using the C-terminal APP antibody anti-6. The transgenic mice showed much higher expression levels. Holo -APP polyclonal antibody, anti-6 or human specific APP monoclonal antibody Immunoblot analysis of brain homogenates using any of the 8E5 Transgenic mouse APP levels or APP levels in the brain of AD Overexpression of human APP in sgenic mice resulted in at least 3 Showed at twice the level.   For immunoblot analysis of Aβ, the brains of 9 month old mice were Homogenized in Niidine HCl, 50 mM Tris (pH 7.5). Homogenate, 100,0 Centrifuge at 00g for 15 minutes and wash the supernatant with HTwoO overnight, dialysate 1 mM PMSF and And 25μg ml-1Adjusted to PBS containing leupeptin. Using this material with antibody 266 resin And immunoprecipitated, and described by Seubert et al., Nature 359: 325-327 (1992). Was performed using the human-specific Aβ antibody 6C6. This 4kD β-amyloid immunoreactive peptide using human specific Aβ antibody (6C6) Was isolated from the brains of transgenic animals. This is due to the relative molecular weight of Aβ Matches. Aβ levels in the brain were measured using the previously described human APP transgenic matrix. At least 10 times higher in 109 strains of animals than in mice. Trance Early 16-day cortical cell cultures from transgenic animals are available from Seubert et al. (1992) and And as described by McConlogue et al. (1994) and in Example 8. As detected in the medium by a human-specific Aβ enzyme-linked immunosorbent assay A substantial fraction of Aβ 1-42 (5 ng ml-1Of total Aβ; 0.7 ng ml-1Aβ1-42) Was secreted constitutively. Thus, 109 strains of animal Highly overexpressed human APP mRNA, holo-APP and Aβ.   B. Histopathology of PDAPP transgenic mice.   180 transgenic and 160 months old, corresponding to 5 generations of 109 lines Comparable to non-transgenic moons of comparable control (4 to 20 months of age) Brains from the sources were extensively examined histopathologically. Take out some mouse brain, And placed in an alcohol fixative for 48 hours, then embedded in paraffin (Arai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87: 2249-2253 (1990)). Menstrual diet of other mice Perfused with saline followed by 4% paraformaldehyde in 0.1 M sodium phosphate. Transgenic and non-transgenic brains embedded in paraffin A 6 μm coronal or parasaggital section from a synthetic mouse was subjected to poly-L- Placed close to each other on lysine coated slides. Remove the section Raffinized, rehydrated, and 0.03% HTwoOTwoFor 30 minutes, then 1: Aβ antibody at a dilution of 1,000, R1280 (Tamaoka et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89: 1345-1349 (1992)) at 4 ° C. overnight. For adsorption experiments For example, synthetic human Aβ1-40 peptide in 10% aqueous dimethyl sulfoxide (Games Et al., Neurobiol. Aging 13: 569-576 (1992)) to the diluted antibody 7.0 μM and incubated at 37 ° C. for 2 hours. Dilutions are sectioned Applied and processed under the same conditions as the standard antibody solution. Next, Peru Use the oxidase rabbit IgG kit (Vector Labs) as a chromogen, as recommended. Used with 3,3'-diaminobenzidine (DAB). Similarly fixed human AD brain Were processed simultaneously under the same conditions.   Prior to 4 months of age, no apparent Aβ deposition was detected. But until about 4 months old In addition, the transgenic animals have human Aβ in the hippocampus, callosum and cerebral cortex. Began to show deposition. These Aβ plaques increase with age and 8 By age, numerous deposits of 30-200 μm were observed. If the animal is older than 9 months Plaque density increases until the Aβ staining pattern resembles that of AD. Added. Vascular amyloid, another characteristic of AD pathology, occurs in older mice Was. Strong pathology is also due to another transgenic line produced from the PDAPP vector. Were also observed in the Tohoku line (35 lines).   Various forms of Aβ deposition can be attributed to various Aβ antibodies (well-characterized human specific Specific for Aβ antibodies and the free amino and carboxy termini of Aβ 1-42 Was clearly evident as a result of the use of Antibody 9204 (Saido et al. J. Biol. Chem. 289: 15253-15257 (1994)) is specific for Aβ1-5 And 7.0 μg ml of this-1Used at a concentration of Specific for Aβ 1-42 Antibody 277-2 was prepared using standard immunization protocol (500 μg per injection) Cysteine-amino linked to activated BSA ("Super Carriers"; Pierce) Prepared by immunizing New Zealand white rabbits with heptanoic acid-Aβ33-42 did. Specific antibodies were raised against the immunogen immobilized on agarose beads. Was subjected to affinity purification. Before incubation with antibody 277-2, section Was treated with 80% formic acid for 1-2 minutes. For detection, the antibody is The reaction was carried out using a rabbit IgG kit (Vector Labs). The product is then dyed Visualized using DAB as source. Then, several sections were taken at a 1: 500 dilution. Incubated overnight at 4 ° C. with riclonal anti-GFAP (Sigma). GFA P antibody was purified using alkaline phosphatase anti-rabbit IgG kit and alkaline phosphatase. Using Vatase Substrate Kit 1 (Vector Labs; used according to manufacturer's recommendations) Reacted. Additional sections were prepared with the F480 antibody (Serotec) used at a 1:40 dilution. Both were incubated overnight to visualize microglia. Next, The luoxidase kit (Vector Labs) was used according to the manufacturer's recommendations. How many The sections were prepared according to standard procedures (Dickson et al., Acta Neuropath. 79: 486-493 (1990)). Stained with Thioflavin S, using a FITC filter with a maximum wavelength of 440 nm And examined using ultraviolet light passed through.   Serial sections show numerous plaques positive for both 9204 and 277-2 antibodies It was proved that it was stained. Is the form of Aβ deposition diffused and irregular? From plaques to concentrated plaques with cores. Almost spherical and nebula-like Random deposits were labeled with an antibody 9204 specific for the free amino terminus of Aβ. Astrocyte gliosis associated with Aβ deposition involves collagen fibrillary acidic protein (GFAP) And after double immunolabeling with an antibody against human Aβ. concentrated Aβ core and “halo” were apparent in some plaques . Non-transgenic littermates did not show these neuropathological changes . Immunostaining is sufficiently adsorbable with the relevant synthetic peptides and Processing conditions (including fixation with paraformaldehyde and Trojanowski method) )). Many plaques were stained with Thioflavin S and Some are also stained using the Bielschowsky silver method, and with Congo Red Birefringent, indicating the true amyloid nature of these deposits.   Most of the plaques, like the gliosis found in AD plaques, Individually surrounded by GFAP-positive reactive astrocytes. Transgenic The mouse neocortex has an amoebic appearance, shortened protrusions, and It contained widely activated microglia, as defined by staining. Rin Staining with antibodies recognizing oxidized neurofilament and phosphorylated tau Colors indicate that abnormal phosphorylation occurred in the brain of PDAPP similar to AD . These phosphorylations are observed in AD and the formation of neurofibrillary tangles It is believed to hinder. Paired Helical Filament (PHF) is still a PDA Abnormally phosphorylated neurofilament not detected in PP mice And tau detection is associated with the formation of PHFs in AD, and It is believed that there is.   Clear evidence of neurite pathology was obtained using both conventional and confocal immunomicroscopy. it is obvious. Sections of a 40 µm thick vibratome are Null anti-synaptophysin (1: 150; Dako) or 8E5 (7.0 μg)-Combine with 1) And incubated at 4 ° C. overnight with R1280 (1: 1000). A few Sections from anti-synaptophysin or monoclonal anti-MAP2 (1:20, Boehrin ger-Mannheim) and then goat anti-rabbit biotin Antibody (1: 100) followed by FITC-conjugated horse anti-mouse IgG (1:75) and And Avidin D Texas Red (1: 100) (Vector Labs) . Double immunolabeled sections were analyzed using the laser confocal scanning system MRC600 (Bio-Ra Examined on a Zeiss Axiovert 35 microscope fitted with d). Texas Red Channel Collects R1280 or synaptophysin labeled images, and FITC channel Collected synaptophysin, 8E5, or MAP2 labels. 0.5μm thick optical z -Sections were obtained from Masliah et al. Neuropath. Exp Neurol. 52: 619-632 (1993) Collected from each area as well as image processing and storage.   Many Aβ plaques have been identified with human APP-specific and anti-synaptophysin antibodies. Closely related to the distorted neurites that can be detected, this means that these neurites Suggests that it is partially derived from axonal buds, as observed in AD brains Was. Plaque also compresses and distorts the surrounding neural network, like the brain in AD. Was. Synaptic and dendritic densities are also important in hippocampal teeth of transgenic mice. Decreased in the molecular layer of gyroid This is a presynaptic marker in the AD brain For synaptophysin, a steroid, and MAP-2, a dendritic marker (Masliah et al., Am. J. Path. 138: 235-246 (19 91)).   Confirmation of the presence of extracellular Aβ was obtained using immunoelectron microscopy. Immunoelectron microscope For the method, mice were perfused with saline, followed by 2.0 ml in cacodylate buffer. Perfused with 1.0% paraformaldehyde and 1.0% glutaraldehyde. 40μm thickness Vibratome sections were incubated with the R1280 antibody and The reaction was carried out using a luoxidase rabbit IgG kit (Vector Labs). Then Immunolabeled sections with Aβ deposition were fixed in 1.0% ammonium tetraoxide. And embed in Epon / Araldite, ultra-fine on a Jeol CX100 electron microscope Thin sections were examined (Masliah et al., Acta Neuropath. 81: 428-433 (1991)).   Tables 3 and 4 provide a summary of the above results and the cytology between AD and PDAPP mice. Shows similarity and pathological similarity. Paired helical for all features examined Except for the filaments, PDAPP mice showed pathology characteristic of AD. these The findings indicate that human APP production in transgenic (TG) mice Causes not only deposition but also many of the complex subcellular degenerative changes associated with AD To indicate that it is enough.   The most prominent feature of these transgenic mice is their Alzheimer's -Like neuropathology. This involves local similarities similar to those of AD , Extracellular Aβ deposition, dystrophic neurite component, gliosis, and Includes loss of pass density. The plaque density of these transgenic mice As in humans (Selkoe, Rev. Neurosi. 17: 489-5). 17 (1994)), increased with age, which has also been proposed for AD ( Maggio et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89: 5462-5466 (1992)) Mean progressive Aβ deposition over clearance. PDAPP transgenic Mice are the first potent new candidate for APP expression and Aβ deposition in AD neuropathology Provide evidence. Such mice can also have A Compounds that reduce beta production and / or reduce their neurotoxicity in vitro To test whether an object can produce a beneficial effect in this animal model, Provide a sufficiently robust AD model. Example 7: Construction of an APP transgene expressing APP from the PDGF-B promoter.   PDAPP transgenic mice express all three major human APP isoforms. Includes a splicing cassette that allows for realization. The expression here is the PDGF-B promoter. And this is amino acid 71, the site of familial AD mutation 7 contains mutations. These properties, and the other properties listed above, are used independently to Producing transgenic mice useful as a model for Zheimer's disease Is expected. Some specific examples of such constructs are described below.   A. Construction of PDAPP-wt.   CDNA / genomic clone PDAPP in which the mutation for amino acid 717 has been replaced with the wild type A wild-type version of was constructed. This is from the 1448 bp XhoI to SpeI of PDAPP. Fragment (this is the APP cD encoding Hardy mutation in which Val717 has been replaced by Phe NA fragment) containing the 1448 bp XhoI to SpeI fragment of the wild-type APP clone. Achieved by replacing with ragments. This fragment is SEQ ID NO: 5 Corresponds to the region from position 1135 to position 2588. All intron sequences of PDAPP Not replaced or removed by substitution. This construct is called PDAPP-wt. PDAP A schematic diagram of p-wt and its construction is shown in FIG.   B. Build PDAPP-SwHa.   CDNA / genomic clone PDAP with Swedish mutations introduced at amino acids 670 and 671 Built another version of P. Plasmid pNSE751.delta3'spl.sw contains amino acids Swedish mutations from Lys to Asn and Met to Leu at 670 and 671, respectively Includes human APP751 cDNA. From 563 bp EcoRI to SpeI derived from this plasmid Fragment containing the same portion of the APP cDNA sequence except for the Hardy mutation Phe717. Replace with the corresponding 563 bp EcoRI to SpeI fragment of PDAPP did. This fragment corresponds to the region from position 2020 to position 2588 of SEQ ID NO: 5. You. This is pNSE.deltaBring 3'spl.sw / ha. It consists of amino acids 670 and 67 Includes both the Swedish mutation at 1 as well as the Hardy mutation at amino acid 717.   The 1448 bp XhoI to SpeI fragment was then replaced with the Swedish mutation and Har. pNSE752 containing both dy mutations.delta3'spl.sw / ha 1448 bp XhoI to SpeI The fragment was replaced to form PDAPP-Sw / Ha. Overview of PDAPP-Sw / Ha and its construction A schematic is shown in FIG.   C. PDAPP695VFBuilding.   Encodes APP695 only, but has the Hardy mutation, PDGF-B promoter, and PDAPP Constructs can be made that retain the vector sequence. This is the C-terminal part of the APP sequence, And PDAPP-derived containing polyadenylation, pUC, and PDGF-B promoter sequences A 6.6 kb fragment from XhoI to NruI was hybridized to a hybrid splice signal. And the remaining N-terminal part of the APP sequence (from 911 bp XhoI to NruI of APP695 cDNA) To the 1.2kb XhoI to BclI fragment of pCK695 This can be achieved by linking. The hybrid splice signal is And the vector pohCK751 (this is described in Dugan et al., J. Biological  Chem. 270: 10982-10989 (1995)). pCK695 is Herpes simplex virus replication and packaging sequences of pohCK751 have been removed That this plasmid encodes APP695 instead of APP751 Except for, it is the same as pohCK751.   In this vector, the PDGF-B promoter contains an APP695 containing a Val717 to Phe mutation. Drives the expression of Hybrid splice signal potentially enhances expression To be included. Further vectors derived from this (any splice signal Or the addition of another splice signal to perform the same function. Get) can be built.   D. PDAPP751VFBuilding.   Encodes only APP751 but has the Hardy mutation, PDGF-B promoter, and PDAPP Constructs carrying the vector sequence can be made. This is part of the APP sequence, poly 6.65 kb XhoI containing adenylation signal, pUc, and PDGF-B promoter sequence Fragments from PDAPP to KpnI were replaced with the remainder of the human APP751 cDNA sequence (SEQ ID NO: 1.0 kb KpnI to XhoI fragment containing the 3 nucleotides 57-1084) Ligation, the intermediate plasmid PDAPPδsp751VFCan be achieved by making You. The 1.0 kb KpnI to XhoI fragment encoding the portion of human APP751 is: Plasmid poCK751 (this means that the herpes simplex virus sequence has been removed Except that is identical to pohCK751).   Then, to introduce the splicing sequence, the first intron of PDAPP ( This is intron Δ6), PDAPPδsp751VFInsert it inside PDAPP751VF Is prepared. To achieve this, exons 2 through 6, intron Δ6, and 2,758 bp Asp718 to ScaI fragment of PDAPP containing exon 7 and part of exon 7 The PDAPPδsp751VFObtained by complete digestion with Asp718 and partial digestion with ScaI Ligated to a 6,736 bp fragment. This 6,736 bp fragment Additional APP sequences (part of exon 1, rest of exon 7, and exon 9 18), providing a polyadenylation signal, pUC, and a DGF-B promoter sequence I do. The resulting construct is called PDAPP751VFThat.   In this vector, the PDGF-B promoter has an A containing a mutation of Val717 to Phe. Drives expression of PP751. One splicing signal (from intron 6) Is included to potentially enhance expression. Further veins derived from this (Any splice signal deleted or other splice signal To obtain the same function).   E. FIG. PDAPP770VFBuilding.   Encodes APP770 only, but has the Hardy mutation, PDGF-B promoter, and PDAPP Constructs carrying the vector sequence can be made. This is exon 2-7 of APP And PDAPP751 containing part of exon 9VFFragment from KpnI to XhoI Was converted from KpnI to XhoI of APP770 cDNA containing exon 2 to 8 and part of exon 9. Can be achieved by substituting This fragment , SEQ ID NO: 5, corresponding to nucleotides 57-1140. The resulting construct is PDAPP770V- F That.   In this vector, the PDGF-B promoter has an A containing a mutation of Val717 to Phe. Drives expression of PP770. PDAPP770VFIs PDAPP751VFIntrons inside Contains the same intron sequence as the sequence. Further vectors derived from this (splice A signal is added to gain enhanced expression). Example 8: Expression level of APP expression product in PDAPP mouse brain tissue.   The strains of PDAPP mice described in Example 6 were used for the hippocampus, cortex, And the levels of several derivatives of APP in cerebellar regions. β section APP cleaved at the retase site (APPβ) and at least 12 amino acids of Aβ The level of APP (FLAPP + APPα; mixture of APPα and full length APP (FLAPP)) was evaluated At all ages, it was found to be nearly constant within a given brain region. Sea Horses expressed the highest levels of all APP forms. In contrast, Aβ guanine Gin extractable levels were determined by immunohistochemically observed amyloid plaque precipitation. A marked age-dependent increase was seen in a manner that reflected dressing. Specifically, A in the hippocampus The level of β is up to 8 months of age compared to the level found in 4 month old animals. 17-fold, and 106-fold by age 1. At one age, Aβ is the total tan in the hippocampus It makes up about 1% of the protein. The cerebral cortex also has a significant increase in Aβ with age. Indicated. In contrast, the mean level of Aβ in the cerebellum was across all age groups. Relatively low, and did not change.   Aβ1-42Analysis of Aβ in these brains using ELISA specific for This longer version provides 19 pmol / g of Aβ present in the brain of young animals. Of 690 pmol in 12-month-old animals / g increased to 97%. Aβ1-42And the spatial distribution of Aβ deposition are: Ongoing pathological processes in PDAPP transgenic mice There is further evidence that it resembles a Ruzheimer's disease state.   Aβ, Aβ1-42Cleaves at the β-secretase site APP (Seubert et al. (1993)) and an APP containing the first 12 amino acids of Aβ (FLA PP + APPα; specific for a mixture of full-length APP and α-secretase-cleaved APP (Esch et al.) Measured by use of an ELISA formed with the antibody. Local changes and Aβ deposition Significant similarities in both morphology are noted between mouse models and human AD status It is. This result also indicates that the magnitude and temporal prediction of Aβ deposition is possible. , PDAPP mice inhibit the processing of APP to Aβ or Demonstrates a practical model for testing drugs that delay idosis You.   A. Materials and methods.     1. Preparation of brain tissue.   Heterozygous transgenic (109 strains, Games et al .; Rockenstein et al.) And non-transgenic animals with Nembutol (1: 5 solution in 0.9% saline) ) And perfused intracardially with ice-cold 0.9% saline. Take out the brain And one hemisphere was prepared for immunohistochemical analysis. On the other hand, four brains The regions (cerebellum, hippocampus, thalamus, and cortex) are dissected from the other hemisphere and Aβ And used for APP measurements.   Use a motorized pestle (Kontes) to prepare each brain area to prepare tissue for ELISA And 10 volumes of ice-cold guanidine buffer (5.0 M guanidine HCl, 50 mM Tris-Cl (PH 8.0)). The homogenate is incubated at room temperature for 3-4 hours or gently mix on a plate and then assay directly or Stored at -20 ° C before quantification. Preliminary experiments indicate that analytes are safe under these storage conditions. It was shown to be constant.     2. Aβ measurement.   The brain homogenate was treated with ice-cold casein buffer (0.25% casein, phosphate buffered saline). Physiological saline (PBS), 0.05% sodium azide, 20 μg / ml aprotinin, 5 mM Further diluted 1:10 with EDTA (pH 8.0), 10 μg / ml leupeptin, and The final concentration was reduced to 0.5 M and then centrifuged (16,000, 20 min, 16,000 Xg). Aβ standard (1-40 or 1-42 amino acids) with 0.1% bovine blood in final composition It was prepared to contain 0.5M guanidine in the presence of clear albumin (BSA).   The “total” Aβ sandwich ELISA is a two monoclonal antibody against Aβ (m Ab). The capture antibody, 266, is specific for amino acids 13-28 of Aβ (S eubert et al. (1992)) On the other hand, antibody 3D6 specific for amino acids 1 to 5 of Aβ And is acting as a reporter antibody. The 3D6 biotinylation procedure requires 100 mM Except for using a sodium carbonate (pH 8.5) buffer, the N Use the manufacturer's (Pierce) protocol for HS biotin labeling. 3D6 antibody Does not recognize secreted APP or full-length APP, but does not recognize the amino terminus of aspartic acid. Only the detected Aβ species are detected. This assay has a sensitivity of about 50 pg / ml (11.4 pM) And at concentrations up to 1 ng / ml against endogenous mouse Aβ peptide No cross-reactivity was shown.   Aβ1-42The construction of the specific sandwich ELISA is for amino acids 33-42 of Aβ Use the generated mAb 21F12. This antibody can be used for ELISA or competitive radioimmunoassay. Aβ in any of the1-40Shows less than 0.4% cross reactivity You. Biotinylated 3D6 is also a reporter antibody in this assay, Has a lower limit of sensitivity of about 125 pg / ml (28.4 pM).   266 and 21F12 mAbs were placed in a 96-well immunoassay plate (Costar) Coated at 10 μg / ml overnight at room temperature. The plate is then aspirated, and Block with 0.25% human serum albumin in PBS buffer for at least 1 hour at room temperature And then dried and stored at 4 ° C. until use. Plate before use Was rehydrated with wash buffer. Add samples and standards to plate, and Incubated for 1 hour at room temperature. Plates are placed between each step of the assay. Wash at least three times with wash buffer (Tris buffered saline, 0.05% Tween 20) Was.   Casein assay buffer (0.25% casein, PBS, 0.05% Tween 20 (pH 7.4)) Biotinylated 3D6 diluted to 0.5 μg / ml in the wells for 1 hour at room temperature It was cubified. Avidin-HRP diluted 1: 4000 in casein assay buffer (Vector, Burlingame, CA) is added to the wells and incubated for 1 hour at room temperature. Was an option. Slow TMB-ELISA (Pierce), a colorimetric substrate (100 μl), was added. And allowed to react for 15 minutes, after which the enzyme reaction wasTwoSOFourStop at . Reaction products are quantified using Molecular Devices Vmax and absorbance at 450 nm and 650 nm. The difference in degrees was measured.     3. APP ELISA.   Two different APP assays were utilized. The first is APPα and full-length form Recognizes APP (FLAPP + APPα), while the second recognizes APPβ (Aβ domain Recognizes APP ending with a methionine in front of a () (Seubert et al. (1993)). FLAPP + The capture antibody for both the APPα and APPβ assays was human APP amino acids 444-59. Monochrome evoked against bacterially expressed fusion protein corresponding to 2 The null antibody is 8E5 (Games et al.). Reporter for FLAPP + APPα assay -MAb (2H3) was generated for amino acids 1-12 of Aβ. For 8E5 / 2H3 assays The lower limit of sensitivity is about 11 ng / ml (150 pM). About the APPβ assay Used polyclonal antibody 192 as the reporter. This antibody is called antibody 92. It has the same specificity (Seubert et al. (1993)). That is, β-secretase cleavage of APP Specific for the carboxy terminus of the cleavage site. β secretase 8E5 / 192 ass The lower limit of sensitivity for A is about 43 ng / ml (600 pM).   For both APP assays, apply 8E5 mAb to 96 wells as described above for 266. Coated on Costar plates. APPα secreted by the purified recombinant (APP 751 form) and APP596 used in FLAPP + APPα and APPβ assays, respectively Was the reference standard to be used. APP was purified as previously described (Esch et al.) And the concentration of APP was determined by amino acid analysis. 5M guanidine brain homogen Nate samples were prepared in a final buffer composition of 0.5M NaCl, 0.1% NP-40, 0.5M guanidine. 1:10 dilution in sample diluent. APP standards for each assay Was diluted in a buffer of the same final composition as the sample. APP standard and sample Plates were added and incubated at room temperature for 1.5 hours. Plate Washed thoroughly with wash buffer during each step of the assay. Reporter antibody 2H3 and 192 were biotinylated according to the same procedure as 3D6 and at room temperature for 1 hour, Incubated with sample. 1: 1000 dilution in sample diluent Streptavidin-alkaline phosphatase (Boehringer Mannheim) Incubated in the wells for 1 hour at warm. 4-methyl-umbe, a fluorescent substrate Add riferyl-phosphate and plate to CytofluorTM2350 (Millip ore) at 365 nm excitation and 450 nm emission.     4. Production of monoclonal antibodies.   Immunogens for 3D6, 21F12, and 2H3 were converted to maleimidohexanoyl-N-hydr Sheep anti-mouse immunoglobulin (Jack) using roxysuccinimide (Pierce) son Immunoresearch Labs). A / J mouse (Jackson Laboratori es), 100 μg of the appropriate lysate emulsified in Freund's complete adjuvant (Sigma) An intraperitoneal injection (IP) of the epithelium and Freund's incomplete Two subsequent IP injections of 100 μg of immunogen in Subant (Sigma) were performed. Third time Two to three weeks after the boost, the highest titers of a given immunogen are given 5% in PBS. Intravenous and intraperitoneal injections were used with 0-100 μg of immunogen. 3 days after injection , Remove the spleen, isolate the spleen cells, and combine with SP2 / 0-Ag14 mouse myeloma cells Fused. Hybridoma supernatants were described previously (Seubert et al. (1992)). Screening for high affinity monoclonal antibodies by RIA Was. Purified monoclonal antibodies were prepared from ascites fluid.     5. Immunohistochemistry.   Tissue from one brain hemisphere from each mouse was dropped into 4% paraformaldehyde Drop-fix and post-fix for 3 days. Tissue, coronal Embed coronally, and collect 40 μm sections using a vibratome did. Sections were stored in antifreeze at −20 ° C. and then stained. Behind the cortex Every 6 sections from to the hippocampus using biotinylated 3D6 at 4 ° C overnight Immunostaining was performed. The sections were then subjected to horseradish peroxidase avidin-biotin. Incubate with the complex (Vector) and add 3,3'-diaminobenzyl The color was developed using gin (DAB) as the chromogen.   B. result.     1. Aβ and APP assays.   FLAPP + APPα assay recognizes secreted APP containing the first 12 amino acids of Aβ I do. Reporter antibody (2H31-12) Is between amino acids 16 and 17 of Aβ Because it is not specific for the alpha clip site (Esch et al.), The assay also recognizes full-length APP. Full-length APP to deplete the mixture Preliminary experiments using immobilized APP antibodies against the cytoplasmic tail of FLA It is suggested that about 30-40% of PP + APPα is full length. APPβ assay Due to the specificity of the clonal reporter antibody 192, Recognizes only clipped APPs (Seubert et al. (1993)).   The specific nature of the immunoreactivity of Aβ was further characterized as follows. Brain (small Guanidine homogenate (excluding brain and brain stem) is subjected to size exclusion chromatography. (Superose 12) and fractions obtained were analyzed using a total Aβ assay. Was analyzed. Homogenates of the brains of 2, 4 and 12 month old transgenic mice And the homogenate of the non-transgenic mouse brain (this Aβ at levels approximately equivalent to those found in sgenic mice1-40Add (Spike)). Transgenic brain homogene The elution profile of the plate showed that the fraction of the peak of Aβ immunoreactivity Broad symmetric peaks (this is due to the added Aβ1-40And immunoreactivity peaks ). Next, an antibody against Aβ (Aβ13-28 266), an antibody against the secreted form of APP (AP in the form of APP695)P444-592To MAb 8E5), an antibody against the carboxy terminus of APP (APP695 form of APP)676-695To MAb 13G8) or heparin agarose bound resin to An attempt was made to immunodeplete immunoreactivity. Only 266 resins have Aβ immunoreactivity Capture, full-length APP or the carboxy-terminal fragment of APP contributes to the measurement of Aβ Not demonstrated. Aβ1-42ELISA is Aβ1-421-40Recognize Use no capture antibody. As with the Aβ assay, Aβ1-42Assays are similar As shown by immunodepletion studies, up to the full length, including the Aβ region, in the homogenate. Or unaffected by the carboxy-terminal form of APP.     2. Measurement of total Aβ and APP.   Table 5 shows the transgenic mouse hippocampus, cortex, cerebellum, and Shows the levels of total Aβ, FLAPP + APPα, and APPβ in the and thalamus. Each day Data points indicate the average value for each age group. FLAPP + in all four brain regions The relative levels of APPα and APPβ remain relatively constant over time. Hippocampus Expresses the highest levels of FLAPP + APPα and APPβ, and the thalamus, cortex, and cerebellum Follow each. In the hippocampus, FLAPP + APPα levels are higher than APPβ at all ages About 3.5 to 4.5 times higher. All for FLAPP + APPα and APPβ assays in hippocampus The mean values for all ages were 674 (± 465) pmol / gram and 175 (± 11) pmol, respectively. / G. From this, the pool of APP in the brain is about 50% APPα, 30% It can be estimated to consist of full length APP, and 20% APPβ. AD = not measured   In contrast to APP levels, Aβ levels are associated with aging in the hippocampus and cortex. Dramatically increased. However, such an increase was observed in PDAPP transgenic mice. Was not shown at all in the cerebellum and a modest increase was observed in the thalamus ( Table 5). The increase in Aβ is higher in the hippocampus compared to the cortex. This is also , Also correlate with 3D6 immunohistochemistry results (see discussion below). 4 months old Aβ levels were 10 times higher by 8 months of age, and At age 41 (660 ± 380 pmol Aβ / gram tissue at 12 months of age). In the hippocampus The corresponding increase in Aβ observed was 8 months at 15 times the age of 4 months, and 12 months. It increases up to 106-fold at the age of a month (4,040 ± 1750 pmol Aβ / gram tissue at the age of 12 months), Even more impressive. At 12 months of age, Aβ is a protein in the hippocampus of PDAPP mice About 1% of   To investigate whether a dramatic increase in brain Aβ concentration was due to amyloid deposition, The authors then used the opposite mouse hemisphere as the mouse used for Aβ measurement. Aβ deposition was visualized immunohistochemically. Significantly, Aβ plaque load (burden ) And a parallel increase in Aβ levels. These findings are based on ELISA. Increase in brain Aβ concentration determined by age-dependent amyloidosis Show.     3. Aβ in the brain of transgenic mice1-42Measurement.   Aβ in the cortex of transgenic mice1-42At different ages did. As shown in Table 6, Aβ in the cortex of transgenic mice1-42so The proportion of certain Aβ also increases with age. ELISA data is Aβ1-42But Preferential deposition in transgenic mice and mAb 3D6 The deposits detected by immunostaining of1-42Implies that     4. Aβ immunostaining in PDAPP transgenic brain.   Transgenic animals with Aβ values representing the mean Aβ value of the aged group were Used for epidemiological staining. Progression of Aβ deposition in animals at 4, 8, 10 and 12 months of age Is observed in At 4 months of age, the transgenic brain has small sparse spots Included a globular deposit (20 μm in diameter). This includes the hippocampus, and the frontal cortex and cingulate Only rarely observed in the bundle cortex. By eight months of age, these areas Has a large number of thioflavin positives that form plaques as large as 150 μm in diameter. Aβ aggregates were included. At 10 months of age, numerous large Aβ deposits were found in the frontal cortex and It was found throughout the cortex, as well as throughout the hippocampal molecular layer. Entryal Teeth undergoing afferent perforant pathways from the cortex The outer molecular layer of the gyrus clearly outlined Aβ deposition. This common putter Was more pronounced at one age due to greater Aβ deposition. Aβ deposition Anatomical localization is strikingly similar to that observed in Alzheimer's disease doing.   C. Consideration.   Aβ amyloidosis is an established diagnostic criterion for Alzheimer's disease (Mi rra et al., Neurology 41: 479-486 (1991)), and more in affected subjects. It is consistently observed in high cortical areas as well as hippocampal formation in the brain. Aβ amylo Idosis is a relatively early event in the pathogenesis of AD, followed by a complex Leading neuronal dysfunction and dementia via cades (Mann et al., Neurodegen eration 1: 201-215 (1992); Morris et al., Neurology 46: 707-719 (1996)). APP Various pathways of processing have been described (Schenk et al., J. Med. Chem. 38: 4141-4154). (1995)), which includes the major APP cleavage that occurs with Aβ α-secretase pathway (Esch et al.), and the cleavage of APP at the N-terminus of Aβ Amyloidogenic pathway or β-secretase pathway (Seubert et al. (1993) ) Is included. Further cleavage of the APP results in the Aβ form (Aβ form ending at position 40 (Aβ form1 -40 ) Or the Aβ form ending at position 42 (Aβ1-42) Leads to a constitutive production of PDAPP Ma ELISA detecting specific APP products emanating from these individual pathways in the mouse brain Differential processing of APP may lead to region specificity of amyloid formation and deposition. Or to contribute to temporal specificity.   Aβ amyloid deposits observed in PDAPP mouse brain are highly age-specific And is region specific. Amyloid deposition begins at about 7 months of age, By 12 months of age, amyloid deposits have formed in rostral areas of the hippocampus and cortex Very deep-rooted throughout. Age-dependent increase in amyloid deposition was determined by ELISA assay As measured, well correlates with the dramatic increase in Aβ levels in these brain regions Related. The increase in Aβ is measurable by 7 months of age and by 10 months Horses have 2180 pmol / g of Aβ (which is equal to the concentration of cytoskeletal proteins, and Comparable to levels found in the cortex of the human AD brain (Gravina et al., J. Biol. Ch. em. 270: 7013-7016 (1995))). Cerebellum (unaffected) Aβ levels in the (brain area) are still 4 pmole / g (levels at 4 months of age). Amyloid precipitate as determined by histological analysis) Correlates again with wearing. These results indicate that in aged PDAPP mice, Aβ Bell reflects amyloid load and therefore direct immunoassay for Aβ levels in the brain The assay can be used to test for compounds that reduce amyloid plaque burden. And   PDAPP mice, individuals with Down syndrome, and individuals with certain forms of FAD In this regard, Aβ overproduction occurs not only in Aβ deposition but also in subsequent neuropathology. Arguably an accelerating factor (Citron et al., Manm et al., Miller et al., Archives o f Biochem. Biophys. 301: 41-52 (1993)). Aβ observed in PDAPP mice Some significant comparisons between measurements and those reported for AD brain tissue Similarity is indicated. For example, in PDAPP mice, young mice (2 months old) versus The relative levels of Aβ peptide in the hippocampus from aged mice (10 months old) were approximately 100 times. Similar findings show comparison of control brain tissue to AD brain tissue In Gravina et al. Aβ levels in the brain in PDAPP mice The rise is quite pronounced at ages between 6 and 9 months. Furthermore, this time course In an accelerated manner, down syndrome brain tissue (where amyloid deposits last for about 30 years) Observed at age (Mann) starting at age and substantially increasing to about 60 years of age (Mann) Similar to what is.   In summary, the above results indicate that a reproducible increase in measurable Aβ Occurs in human brain tissue and this increase correlates with the severity of amyloid deposition And These findings demonstrate pharmacologically Aβ peptide To identify drugs or compounds that reduce or affect the production of To gain. Example 9: Behavioral differences in PDAPP transgenic mice.   Alzheimer's disease involves cognitive deficits (including memory loss and impaired memory function) More characterized. Disclosed transgenic mice show similar defects To determine whether transgenic (TG) mice and non-transgenic Transgenic (nTG) mice to test working and reference memory The three types of maze devices used (Y maze, radial arm maze (RAM), and The task performance in the water maze was evaluated. Test The transgenic mouse derived from the PDAPP mouse described in Example 6 Equivalent to generation. Using the Y maze and the radial arm maze, one of the working memories We evaluated the function, spontaneous alternation. About the Y maze task The mouse into the stem of the Y maze twice, each time selectively invading one of the arms Made it possible. Penetration of both arms requires the memory of the previously entered arm. Successful change, while failing to enter the same arm for both attempts It is. By chance the correct response rate is a 50% change, ie 50% of the mice change.   For the radial arm maze task, multiple mice extending radially from the center of the mouse Place in the center of the maze with the game. In the test below, the radial eight arm Maze was used. By allowing only eight intrusions, different Using the number of frames as the measurement of the correct response rate, the change correct response rate is measured. Different arm penetration Can be compared to the number of different arm intrusions predicted by chance. This coincidence , 5.25 (Spetch and Wilkie, "A program that stimulates random cho ices in radial arm mazes and similar choice situations '' Behavor Research  Methods & Instumentation 12: 377-378 (1980)). The coincidence of the positive response rate That is, 5.25) above requires the storage of previously invaded arms.   The water maze used for the tests described below was a pool of water on which a flooded table was placed. Consisting of This hidden platform (HP) may be accidental (first attempt) or Either by remembering the clues of the position visible from the link (subsequent trials) And can be found by swimming mice. Subject mice are subjected to standard procedures. Trained on a hidden platform task. Easily move your mouse to a small pooh First (47 cm diameter, 20 cm table), which allows mice to How to proceed, the platform is the goal, there is no other way out, and the side of the pool Find that you have to resist the intrinsic nature of mice that stay along Educated. Then a larger pool and a smaller platform (71cm pool, 9cm Mouse) to find the position of a single platform in the hidden platform task Trained.   Place visible cues inside the pool during the HP task (maze cues; Placed in three quadrants at the top of the wall, which was 38 cm above water level , Black pieces of cardboard (circles, plus, or horizontal lines)) and clues to various places Made visible outside the pool (cue outside the maze).   Mice evaluated for the cohort study of characterization were Was tested for the above behavioral task for three days during a two week period. Them The transgenic status was not reported to the tester. Non-transgenic Litters were used for comparison. Each morning, the subject mouse is placed in the Y maze and And run in RAM. They are then tested for slope (INP) testing. The general durability was tested. For this, made of ridged plastic The mouse was placed on a 10 cm wide runway with the upper part raised to 35 degrees. Then the mouse The angle was increased until it slipped off and the angle was recorded. Repeat this three times daily I returned. Average score for 3 days, Y maze (0 = repetition, 1 = change), and RAM (Number of different arms and end time, 10 minute limit), and INP (9 trials) (Average of all rows) was calculated for each mouse. General activities are also Evaluation was made on the first day of the test. Observe each mouse in the cage, and Raised and left. Mice that remained calm in their hands were scored 1 and active. As the movement and response grew, they were scored up to 4.   Following the daily test described above, mice were tested in the water maze as described above. Simple In the small pool, the mouse is the only way for the mouse to escape from the water. Trained to climb a flooded table. The mice were then given 6 out of 4 trials. The blocks were given and each learned the position of a small platform in a large pool. analysis For, all four trials within each block were averaged. Exception is the first hidden A pedestal block for which only the last three trials were averaged. First try Rows were analyzed separately. Because the position of the platform cannot be known and is therefore relevant for spatial learning Because it is the only trial that does not. Therefore, non-spatial factors (eg, motivation and Used as a control for swimming speed). Effect of positive response rate between blocks The results were analyzed as repeated measures for the hidden platform task. Variance (ANOVA) calculation Standard analysis was used to assess the significance of the results.   TG performed significantly worse than nTG over all ages, according to results in RAM (Group effect: P = 0.00006). End time is also TG mouse And nTG mice (group effect: P = 0.005). End time and The correlation between the number of arms selected was small (for each group, R = -0. 15, p = 0.245). This suggests that a consistent obstacle in RAM is due to TG mice. Suggests that the increased time to complete the performed test is not explained I do. The results in the Y maze were also significantly different for TG and nTG mice. (Group effect: p = 0.011). Performed on non-transgenic mice Confirmed studies show that the Y-maze is not a more sensitive measurement than RAM .   Endurance (INP) and activity measurements show differences between TG and nTG mice Absent. These are considered very rough measurements, where only large differences can be detected. available. However, over time, activity scores decreased for all mice (age Effect: P = 0.070). TG is 8% lighter than control, mainly in female TG mice And there was a difference in body weight (group effect: P = 0.0003). But this is T Between G and nTG mice, endurance (see above) or swimming speed (see below) As shown by the absence of any differences in , Seems to have no effect on the results.   Hidden platform task results (this is considered a reference memory test in this example) ) Shows consistent differences between TG and nTG mice. By ANOVA , Transgenic effect (group effect: P = 0.00016) and trial The effect of the block (block effect: p <0.0001) is shown to be significant. Correct response The effect of transgenic bears on rates was significant for all trial blocks and ages. Explained by the slower positive response rate by the TG mice across. By the analysis of Trial 1 The effect of the transgenic state (group effect: p = 0.018) is shown. Indicates a difference in the positive response rate before learning occurs. However, co-random variables ( Analysis of covariance with Trial 1 as a covariate still shows significant impairment in TG mice. Harm was shown (p = 0.00051).   Some physical differences between TG and nTG mice are more water than cognitive differences. It is also thought that it can play a role in some of the differences in positive response rates found in maze tasks Can be However, no significant differences in endurance or activity were observed (top Description). Another possible possibility is the effect of swimming speed on positive response rate Met. This is because slower swimming individuals (slower swi mmer) because it took longer to reach the platform. Try this Use video tracking in a hidden platform task to test Distance traveled (a measure of the amount of quest made by the mouse in relation to cognitive abilities), Swimming speed (a measure of physical performance not related to cognitive abilities), and finding the platform Measures the amount of time required (combination of both distance traveled and swim speed measurements) did. This uses three trials per block, and without pre-training, Performed in older or younger mice than reported above. Look at the table The time required for delivery is longer for TG mice, And nTG mice were significantly different (group effect: p <0.0005). But, Swimming speed was not significantly different between TG and nTG mice (group effect : P = 0.879). Therefore, the difference in the time required to find the platform It appears to be due to differences in cognition between mice and nTG mice. This means that Is confirmed by measuring the distance traveled to find out. TG mouse is nTG mouse Before reaching the platform, they moved significantly more (group effect: p <0.0005). This These results indicate that TG mice and nTG mice Suggest that the differences found between the two are due to differences in cognitive abilities. I have.   Test whether nTG mice retain better memory of platform position than TG mice To test, a probe trial was performed immediately after hidden platform training with the platform removed. Using video tracking, a crossing of a platform-less The number of crossings at the previous platform location was measured. The relative crossing between TG and nTG mice There were significant differences seen between (group effect: p = 0.006). This is nTG Evidence that mice remember their previous platform position better than TG mice .   Between the TG and nTG mice at the time needed to reach the platform Observed differences are affected by differences in perception of cues or differences in motives. It was also conceived that this could be done. To test this, TG mice and nTG Mice were subjected to a visible platform task in the water maze. For these challenges, And placed above the water. 3 different platforms (25mm black on the surface Table (most visible), gray table 25mm on surface, and black table 5mm on surface (both Also hard to see))). The results show that the most TG and nTG mice No difference in the time to find a visible platform (group effect : P = 0.403). When using a platform that is difficult to see, the positive response rate in TG mice is large. There was no significant decrease. This means that TG mice have as good vision as nTG mice Implies that From these results, differences in perception and motivation It shows that the time to reach the platform in the water maze task is not affected.   The difference in the positive response rate between TG mice and nTG mice was 4 to 8 months old. (2-12 months for water maze), RAM, Y maze, and water maze recognition tasks Was shown against. All of these differences are transgenic as a group. Shows and is coherent with cognitive impairment in mouse. Combine various issues Test working memory and reference memory, both of which are associated with Alzheimer's disease. Affected by cognitive impairment observed in Example 10: Detection and measurement of Alzheimer's disease marker   A. GFAP detection and measurement   Collagen fibrillary acidic protein (GFAP), a marker that increases in AD brain tissue, is It was measured in a manner. Tissue extracts were prepared as described in Example 6 at 14 months of age. Roll and PDAPP were prepared from hippocampus of transgenic mice. Organization, 10 Volume (v / w) of 10 mM Tris (pH 7.5), 1 mM EDTA, 1 mM EGTA, 0.1 mM PMSF, 10 μg / ml Leupeptin was sonicated in 5 μg / ml calpain inhibitor 1. Tampa A quality measurement is performed on the extract, and 5 minutes after adding SDS-PAGE sample buffer. The sample was boiled for minutes. SDS-PAGE loaded on 10% Tris-glycine gel (Novex) This was performed using 12.5 μg of each sample. Pro-Blot PVDF membrane Was transferred in a standard manner. 1: 2,000 dilution of GFAP immunoreactive protein Detection was performed using the anti-GFAP antibody from Sigma (G9269) used in. Generally, immune response Increased responsivity was observed and in transgenic animals, a smaller anti-GFAP It has been found that seeding is also substantially increased. In non-transgenic animals This approximately 40 kD fragment produced an average decimeter signal of 142.47. In contrast, the transgenic animals had an average decimeter signal of 591.51 Occurred. This difference was significant, with a P value of 0.0286.   B. Gliosis detection   Gliosis is one of the changes associated with the neuropathology of Alzheimer's disease. Isoquinolinecarboxamide PK 11195 is a peripheral benzoylase associated with gliosis. It has been shown to be the preferred marker for diazepine sites. These sites are Several diseases associated with activated necroglia, including nerve damage and seizures Disease and animal models (Stephenson et al., J. Neuroscience 15: 5263-5274 (1991) And Alzheimer's disease (Diorio et al., Neurobiology of Aglng 12: 255-258 (1991)) It has been shown to be increased. In particular, Diorio and colleagues adapted for age In some brain regions (eg, temporal cortex) of AD patients compared to controls Match [ThreeH] PK 11195 showed an increase of about 200%. In this example, the PDA To correlate brain from PP mice (described in Example 6) with AD disease pathology described above , [ThreeH] PK 11195 was examined for qualitative and quantitative changes in binding. Two A different approach was utilized; radiorecept to homogenates of different brain regions Binding and receptor autography.   1. Method   For homogenate binding studies, PDPAA mice were euthanized by cervical dislocation, The brain was then quickly dissected on ice. Cerebral cortex, hippocampus in 50 mM Tris HCl (pH 7.4) And cerebellar homogenates (10 mg / ml wet weight) were prepared. 0.3, 1.0 and 3.0 nM of[ThreeH] PK 11195 was incubated with these brain regions at 23 ° C. for 60 minutes, Then quickly filter on a Whatman GF / B filter using a Brandell cell harvester. I have. Non-specific knots were determined using 1 μM unlabeled PK 11195. Quantitation, liquid The measurement was performed by body scintillation spectrometry.   In an autoradiographic study, PDAPP mice were euthanized using carbon dioxide. The brains were removed and snap frozen in methyl butane / dry ice. This brain An incision was made in the frontal plane through the hippocampus. Place a 20 micron thick section on a glass slide. Mounted and stored at -20 ° C. Sections were 1 nM [Three170 containing H] PK 11195 Incubated for 1 hour at 23 ° C in mM Tris-HCl (pH 7.4). Non-specific binding, The measurement was performed using 1 μM of unlabeled PK 11195. Incubate the sections twice Stop by rinsing in ice-cold buffer for 5 minutes, then briefly with ice-cold distilled water Was washed. After a brief drying, the sections were trimmed with tritium Hyperfilm (Amersham International al) for up to 5 weeks.   2. result   Four heterozygous transgenic mice 3-4 months of age were homogenated. Evaluated in binding studies and compared to littermate controls. Transgenic No significant differences are observed between any of the brain regions of animals and their respective controls Was not done. [ThreeH] PK 1119 autoradiography performed 12 month-old heterozygous Non-transgenic congener adapted to zygote transgenic mouse and age The binding on the trolls was compared. From autoradiograms exposed for 5 weeks Preliminary results indicate that some plaque-like structures were Be labeled in the posterior lamella cortex, a region containing Aβ deposition invariably showed that. The labeling pattern is similar to that of hippocampal and cortical parenchymal astrocytes and microglia. Microglia or stellate cells that bind to plaque rather than a more expanded pattern Corresponding to vesicle clumps. Nontransgenic mice do not show this labeling pattern Was.   No changes were observed in 3-4 month old animals,ThreeH] PK 11195 for increased binding Some evidence for it was found in 12 month old animals.   C. Detection and measurement of cholinergic nerve endings   The population of cholinergic neurons that protrude from the forebrain is called Alzheimer's disease. It has been shown to be selectively reduced in the postmortem brain of diagnosed patients. F Micolinium-3 is a potent inhibitor of high-affinity choline uptake, It has been shown to be a good marker for cholinergic nerve endings (Pascual et al., J. Neurochem 54: 792-800 (1990)). PDAPP transgenic animals (described in Example 6) The total number of high-affinity choline uptake sites inThree H] hemicolinium-3 ([[ThreeH] HCh-3) was used to prepare crude whole brain preparations and selective brain regions. It was determined using both homogenates from the field.   [ThreeH] -hemicolinium-3 binding was determined using a modification of the method described in Pascual et al. Was. Mice are euthanized by carbon dioxide asphyxiation and brains are quickly removed And cut on ice. Cortex, cerebellum, striatum and hippocampus were removed from 5 ml of 10 mM NaCl-free Homogenized in phosphate buffer. Spin the sample at 17,000 xg for 10 minutes, And pellet to 5 ml of 10 mM POFourWashed twice with buffer. 5 ml of final pellet Resuspend in 1 × phosphate buffered saline (PBS) to yield a protein concentration of 0.5 mg / ml I did Brain regionThreeAddition of H] HCh-3 (final concentration of 3 nM) allows high-affinity choline Uptake sites were assayed in triplicate. After a 20 minute incubation, Rapid filtration through Whatman GF / B filters using Brandell cell harvesters The assay was terminated by washing with PBS. Scintillation filter Transfer vial and specific binding by liquid scintillation spectroscopy. Was evaluated.   D. Detection and measurement of sodium-potassium ATPase   Ouabain specifically binds to high affinity sites in the mammalian brain, and The site is shown to correspond to the neuronal form of sodium-potassium ATPase (Na / K-ATPase; Hauger et al., J. Neurochem 44: 1709-1715 (1985)). these Sites have been shown to be reduced in animal models of neurodegenerative disease. Alzha Immer's disease is characterized by extensive neurodegeneration (DeLacoste and White, N. eurobiology of Aging 4 (1): 1-16 (1993)).   To assess the extent of neurodegeneration in PDAPP mice, ouabain binding Determined by mouse brain homogenate. Is the method described by Hauger et al. Adapted. Brain tissue was treated with 200 mM NaCl and 10 mM MgClTwo100mM Tris HCl containing (pH 7.4) and resuspend in assay buffer to assay Yielded a final concentration of 100 μg protein. Specific binding is 5 mM ATP, 100 mM Tris HCl (pH 7.4), 10 mM MgClTwoAnd 1-200 nM [in a solution of 200 mM NaCl.ThreeH] The determination was made by incubating with ouabain at 37 ° C. for 30 minutes. Non-specific conclusion Were determined in the presence of 100 mM ouabain and in the absence of ATP. Assay Finished by rapid filtration through Whatman GF / B filter. Tube with ice Cold 50 mM Tris HCl (pH 7.4), 15 mM KCl, 5 mM MgClTwoAnd washed. Thin filter Transfer to a scintillation vial and check for specific binding by liquid scintillation spectroscopy It was evaluated by the measurement method.   Brain tissue and non-transgene of PDAPP transgenic mice of various ages Na / K-ATPase and Mg-ATPase activities in nick control brain tissue were measured . These results indicate that transgenic samples in older mice Shows some significant difference in activity between non-transgenic samples . From 4, 8, and 12 month old PDAPP transgenic (TG) mice and non- Preparing a mouse brain homogenate from a transgenic (nTG) mouse; and Assays were generally performed as described above. The activity of Mg-ATPase was also determined. The result The results are shown in Tables 7 and 8.   Na / K-ATPase activity between transgenic and non-transgenic tissues Gender differences are significant in the case of 12 month old cerebellum (p <0.05) and Is very significant in the case of the hippocampus (p <0.01). Transgenic organization The difference in Mg-ATPase activity between and non-transgenic tissues was between 8 and 12 months of age. Significant in cortical cases (p <0.05) and in 12-month-old hippocampus And very significant (p <0.01).   E. FIG. In situ hybridization using probes for neurotrophic factors ® down   MR for specific gene products using in situ hybridization The detection and localization of NA is well documented in the literature (Lewis et al., Mole cular Imaging in Neuroscience: A Practical Approach (New York, Oxford Univ. ersity Press. First Edition, 1-21, 1993), Lu and Gillett, Cell Vision 1 (2): 169-1. 76 (1994), Sirinathsinghji and Dunnett, Molecular Imaging in Neuroscienc e: A Practical Approach (New York, Oxford University Press. 1st edition, 43-67, 19 93), Lawrence and Singer, Nuc. Acids Res. 13: 1777-1779 (1985), Zeller And Rogers, Current Protocols in Molecular Biology (New York, John Wiley and Sons. 14.3.1-14.5.5, 1995)). For purposes of illustration, certain embodiments described below include:35 Using an S-radiolabeled oligodeoxyribonucleotide probe, described in Example 6. Transgenic mice and non-transgenic controls Detect BDNF mRNA in cryostat-sectioned mouse brain from mouse Issued. But,33P-labeled radioactive DNA probe and in vitro transcribed phase Complementary RNA probes can be used as well. Non-radioactive probe labeling is also used ( Knoll, Current Protocols in Molecular Biology (New York, John Wiley and So ns. 14.7.1-14.7.14, 1995)). Hybridization using probes Selection of tissue pretreatment (eg, paraffin-embedded sections) for hybridization and hybridization Washing after dicing depends on the method used and these examples are cited above. It is described in the references. Use known and appropriate precautionary measures against RNAse contamination And are also discussed in the references above.   1. Tissue preparation   Transgenic mice or controls at various stages of development or at post-natal age Freshly dissected whole brains from roll mice, or subregions of interest, are pre-treated at -70 ° C. Freeze quickly in equilibrated isopentane. Move before incision if desired. The material can be perfused with PBS to remove circulating cells from the brain. Brain 1 in isopentane Remove after 5-20 seconds of immersion, wrap in aluminum foil, label appropriately and section For storage at -80 ° C. In situ for cryostat sectioned tissue Signals from hybridization are more sensitive to paraffin-embedded sections But it depends on the time from incision to hybridization Care should be taken. Frozen tissues are preferably probed within 6 weeks. Analyze with redistribution. RNA integrity in tissues degrades after this time . Therefore, if a longer period between incision and analysis is expected, a longer period of -80 Tissues should be fixed prior to storage at ℃ C (see, eg, Lu and Gillett thing).   Prior to sectioning, Probe-On-Plus glass slides (Fisher Scientific, Pittsburg, PA) in absolute ethanol overnight, air-dry briefly in a dust-free environment, and RNAase free can be obtained by drying and heating for 4 hours. After cooling to room temperature, this The slide was treated with 0.01% polylysine (DEPC-treated HTwoO) for about 5 seconds, Then, air dry in a dust-free area. Transfer coated slides to silica gel or dry It can be stored for up to one month before use in a slide box containing the alite pellet.   For sectioning, the frozen brain stored at -80 ° C was transferred to a -20 ° C cryostat, Weaving (DEPC HTwoUsing a sterile microtome knife (treated with 70% EtOH in O) Cut into 14 μm thick sections and melt on a polylysine-coated slide. Und Keep slides at -20 ° C until sectioning is complete. Fix this section Dehydrate by continuously immersing slides in the solution described below .   5 minutes in 1.4% paraformaldehyde, 1 × PBS, pH 7.4 at 0 ° C. The solution should be made fresh and may be stored at 4 ° C for up to 1 week) ;   2. 2.5 minutes twice in 1 × PBS each time;   3. DEPC HTwoOnce in 5% EtOH in O for 5 minutes;   4. DEPC HTwoOnce in 5% in 70% EtOH in O;   5. DEPC HTwoOnce in 5% in 95% EtOH in O;   Mount fixed sections in 95% EtOH / DEPC H until use.TwoDip at 4 ° C in O solution Exist. If sections are not fixed immediately, keep them in drylite until use. Can be stored at -80 ° C. In this case, the sections were allowed to reach room temperature before the fixation / dehydration step. Balanced.   2. Probe design and preparation   The sequence of mouse BDNF mRNA / cDNA (Accession # 55573) is based on the Genbank database of nucleic acid sequences. (NCBI, Betheda, MD). Antisense oligode against BDNF Oxynucleotide probe to DNAstarTMSoftware package primer Many other software packages provide similar capabilities, such as (ymouth, MN). , And also appropriate. Candidate probe 45-55 nucleotides long (about 50% G + C content and encodes a precursor or mature peptide of BDNF mRNA Which hybridizes to the region of interest) was synthesized on an ABI 380B DNA synthesizer. Special As an isomerism control, the sense oligonucleotide corresponding to each probe is Was synthesized. Using the convention that the first nucleotide of the BDNF coding region is position 1, The synthesized BDNF probe was identified at nucleotides 47 to 94 of BDNF (probe 2710 and probe 2710). 2711), nucleotides 158-203 (probes 2712 and 2713), 576-624 nucleotides Otide positions (probes 2714 and 2715) and 644-692 nucleotides (probe 2716 and 2717). The even-numbered oligonucleotide pairs with the sense strand. Odd-numbered oligonucleotides to the antisense strand Probe.   The probe is gel purified on a denaturing acrylamide gel for radiolabeling, and H using standard protocols (Sambrook et al.)TwoReconstruct in O. Probe (30-35 mg, 2 pmol) with terminal deoxynucleotidyl transferase (Promeg a, Madison WI) and35Production of S-dATP (1000 Ci / mmol, Amersham Inc.) Label according to 3 'homopolymer tailing, using the manufacturer's recommendations. Radiation target Detection probe was used with a size exclusion mini spin column (Biospin-6, Biorad Inc., Hercules). , CA) by column chromatography. Synthesize the specific activity of the probe Quantify by titration counting. A typical specific activity of the probe is 1 × 109~ 5 × 109The range was cpm / μg.   3. Tissue hybridization and post-hybridization washes   In preparing for hybridization, the desired number of slides Remove from storage under a chiller and air dry thoroughly in a slide rack (about 1 hour while). Meanwhile, boiling probe HTwoO Denature for 2-5 minutes in a bath / HTwoCool in O bath and 5 × 10Three~ 10 × 10ThreeHybridizer to final concentration of cpm / μl Ization buffer (10% dextran sulfate, 50% deionized formamide, 4% × SSC, 5 × Denhardt, 100 μg / ml sheared salmon sperm DNA, 100 μg / ml polyadenylate Dilute acid). DTT is added at a final concentration of 10 mM.   For hybridization, in 100 μl hybridization buffer Diluted probe (0.5 × 106~ 1.0 × 106(corresponding to the cpm probe) Carefully apply to each section that will hybridize with the gel. Pipette tip solution Gently spread the sections using a to cover all section (s) on each slide . The slide containing the probe was then hybridized with the probe overnight. Place in a humidified hybridization chamber at 42 ° C. for localization. C The hybridization chamber has a raised platform for storing slides. Utility box, or acrylic box. This box Put the paper on filter paper (or paper towel) and saturate with 4 × SSC, 50% formamide. And pre-ink for 1-3 hours in a 42 ° C incubator with the lid closed Moisten by immersion, and then place the slides therein. Hybridi Coverslips may be placed on the sections after the application of the This is because the hybridization chamber is properly moist during the procedure. Not necessary. Lower background using prehybridization To obtain the primers, 50 μl of hybridization buffer (probe (None) at 42 ° C. for 1-2 hours. After this time, on An equal volume of hybridization buffer containing the probe at twice the indicated concentration was applied to each section. And hybridization is performed as described above.   Remove slides from hybridization chamber for washing Transfer to ruder. Slide so that the wash solution flows properly over the surface of each section. May be placed every fourth or fifth slot in the slide holder. This arrangement Can significantly reduce background on sections. Medium over the section surface A wash solution with a flow rate of 10% facilitates the removal of unhybridized probe, and To continuously reduce the background. This is a magnetic stirrer bar Suspending the slides in the slide holder on the Best achieved in between. Place the stirrer bar, preferably under the slide holder Place about 1 inch. This is a slide holder from a pipette straddling the washing chamber -Can be done by hanging one or more. Big beaker Pyrex baking dishes at a depth of 4 to 6 inches create a suitable wash chamber You. Place the washing chamber on a hot plate stirrer and set this temperature Calibrate in advance to maintain the wash solution at 55 ° C during. Replace the washing solution This is done using a pre-equilibrated solution. Dehydration after washing and section washing is as follows: Do to:   1. Twice for 5 minutes each time in 1 × SSC at room temperature;   2. Three times for 30 minutes each at 55 ° C. in 1 × SSC;   3. Once per minute at room temperature in 1.times.SSC;   4. Once for 15 seconds at room temperature in 0.1 × SSC;   5. Once in ultrapure water at room temperature for 15 seconds;   6. Once in 50% EtOH for 15 seconds;   7. Once in 15% in 70% EtOH;   8. Once for 15 seconds in 95% EtOH;   The sections are air-dried for 2 hours at room temperature and then for 30 minutes at 55 ° C. Drying on slides The section is placed on an autoradiography cassette and X-ray film (Hyper Film, β-max, Amersham Inc., Arlington Heights, IL) at 4 ° C. for 2-3 days Estimate the exposure time required under the emulsion. X-ray film recommended by manufacturer Develop according to. Immerse sections in emulsion at 42 ° C under appropriate safe light conditions With a photosensitive emulsifier (Amersham LM-1, # RPN40). Coated with photosensitive emulsifier The dried slides are allowed to air dry on a cooled surface for about 30 minutes, and a desiccant (Dryalite Transfer to a plastic slide box containing the pellet). Box seams Can be sealed with black tape, and wrap this box with several layers of aluminum foil To ensure a light tight seal. After 2-4 hours at room temperature to complete drying, 2-6 Transfer box to 4 ° C. for weekly autoradiographic exposure. Photosensitive emulsion coating Prior to developing the overlaid slides, remove the box from the refrigerator and allow to stand for about 1 hour Equilibrate with. The slides are then developed according to the manufacturer's instructions, 1-2 hours Air dry and counterstain with an appropriate counterstain if desired.   Generation of transgenic animal models for testing for Alzheimer's disease and Modifications and variations of the tests will be apparent to those skilled in the art from the foregoing detailed description. this Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the following claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AU,BB,BG ,BR,CA,CN,CZ,EE,FI,GE,HU, IL,IS,JP,KG,KP,KR,LK,LR,L T,LV,MD,MG,MK,MN,MX,NO,NZ ,PL,RO,SG,SI,SK,TR,TT,UA, UZ,VN (72)発明者 シェンク,デイル ビー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94044, パシフィカ,シャープ パーク ロード 605 (72)発明者 マッコンローグ,リサ クレア アメリカ合衆国 カリフォルニア 94127, サンフランシスコ,ジュアニタ ウェイ 283 (72)発明者 スーバート,ピーター エイ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94080, サウスサンフランシスコ,ノースウッド ドライブ 222 (72)発明者 リデル,ラッセル イー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94002, ベルモント,ナンバー 6,ビレッジ コ ート 2211 【要約の続き】 合物についてのスクリーニングのために使用される。────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, S Z, UG), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD , RU, TJ, TM), AL, AM, AU, BB, BG , BR, CA, CN, CZ, EE, FI, GE, HU, IL, IS, JP, KG, KP, KR, LK, LR, L T, LV, MD, MG, MK, MN, MX, NO, NZ , PL, RO, SG, SI, SK, TR, TT, UA, UZ, VN (72) Inventor Schenk, Dale Be.             United States California 94044,             Pacifica, Sharp Park Road             605 (72) Inventor MacConlogue, Lisa Claire             United States California 94127,             San Francisco, Juanita Way             283 (72) Inventor Soubert, Peter A.             United States California 94080,             South San Francisco, Northwood             Drive 222 (72) Inventors Liddell, Russell E.             United States California 94002,             Belmont, Number 6, Village Co             Tot 2211 [Continuation of summary] Used for screening for compounds.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.アルツハイマー病マーカーへの影響について化合物を試験するための方法で あって、以下の工程を包含する方法: a)被験化合物を非ヒトトランスジェニック哺乳動物または該トランスジェニッ ク哺乳動物由来の哺乳動物細胞へ投与する工程、ここで該トランスジェニック哺 乳動物はゲノムに安定に組み込まれた核酸構築物を有し、該構築物は哺乳動物細 胞における該構築物の発現のためのプロモーター、およびAβ−含有タンパク質 をコードする領域を含み、該プロモーターは該領域に作動可能に連結され、 ここで、該領域はAβ−含有タンパク質をコードするDNAを含み、該Aβ− 含有タンパク質は、以下からなる群から選択されるタンパク質のすべてまたは連 続する部分からなり: APP770、アミノ酸669、670、671、690、692および71 7からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸において変異を有す るAPP770、APP751、アミノ酸669、670、671、690、6 92および717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸にお いて変異を有するAPP751、APP695、およびアミノ酸669、670 、671、690、692および717からなる群から選択される1つまたはそ れ以上のアミノ酸において変異を有するAPP695、 ここで、該Aβ−含有タンパク質は、ヒトAPPのアミノ酸672から714 を含み、 ここで、該プロモーターは該構築物の発現を以下のように仲介し:2〜4月齢 の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なくとも30ナノグラムのレベルでAβ totが発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なくとも 8.5ナノグラムのレベルでAβl-42が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の 脳組織1グラム当たり少なくとも150ピコモルのレベルでAPPおよびAPP αの合計が発現される、2〜4月齢の該哺乳動物の脳組織1グラム当たり少なく とも40ピコモルのレベルでAPPβが発現される、および/または、2〜4月 齢の該哺乳動物の脳組織において該トランスジェニック哺乳動物の内因性APP をコードするmRNAの場合の少なくとも2倍のレベルでAβ−含有タンパク質 をコードするmRNAが発現される;および 該トランスジェニック哺乳動物におけるまたは該トランスジェニック哺乳動物 由来の哺乳動物細胞によるマーカーと、該化合物が投与されなかったトランスジ ェニック哺乳動物におけるまたはそれ由来の哺乳動物細胞によるマーカーとの間 の相違が観察されるように、アルツハイマー病マーカーを検出または測定する工 程、 ここで、マーカーにおける観察される相違は、該化合物が該マーカーに影響を 及ぼすことを示す。 2.前記Aβ−含有タンパク質が、以下からなる群から選択される、請求項1に 記載の方法:APP770;アミノ酸669、670、671,690、692 、717からなる群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコードする コドンにおいて変異を有するAPP770;APP751;アミノ酸669、6 70、671、690、692、717からなる群から選択される1つまたはそ れ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変異を有するAPP751;AP P695;アミノ酸669、670、671、690、692、717からなる 群から選択される1つまたはそれ以上のアミノ酸をコードするコドンにおいて変 異を有するAPP695;APPのアミノ酸646から770からなるタンパク 質;APPのアミノ酸670から770からなるタンパク質;APPのアミノ酸 672から770からなるタンパク質;およびAPPのアミノ酸672から71 4からなるタンパク質。 3.前記Aβ−含有タンパク質をコードするDNAが、cDNAまたはcDNA /ゲノムDNAハイブリッドであり、ここで該cDNA/ゲノムDNAハイブリ ッドは少なくとも1つのAPPイントロン配列を含み、該イントロン配列はスプ ライシングに十分である、請求項2に記載の方法。 4.前記プロモーターが、ヒト血小板由来成長因子β鎖遺伝子のプロモーターで ある、請求項1に記載の方法。 5.前記領域がさらに、第2のタンパク質をコードするDNAを含み、ここで前 記Aβ−含有タンパク質をコードするDNAおよび該第2のタンパク質をコード するDNAが、該Aβ−含有タンパク質と該第2のタンパク質との融合体を含む Aβ−含有融合タンパク質を該領域がコードするように作動可能に連結される、 請求項1に記載の方法。 6.前記第2のタンパク質が、シグナルペプチドである、請求項5に記載の方法 。 7.前記アルツハイマー病マーカーがタンパク質であって、かつ前記観察される 相違が、前記化合物が投与されたトランスジェニック哺乳動物においてまたはそ れ由来の哺乳動物細胞において存在する該タンパク質の量の増加または減少であ る、請求項1に記載の方法。 8.前記タンパク質が以下からなる群から選択される、請求項7に記載の方法: CatD、B、ニューロン糸(Neuronal Thread)タンパク質、ニコチンレセプ ター、5−HT2レセプター、NMDAレセプター、α2−アドレナリン作動性 レセプター、シナプトフィシン、p65、グルタミンシンセターゼ、グルコース トランスポーター、PPIキナーゼ、GAP43,チトクロームオキシダーゼ、 ヘムオキシゲナーゼ、カルビンジン(calbindin)、アデノシンA1レセプター 、コリンアセチルトランスフェラーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、膠原線維 酸性タンパク質(GFAP)、α1−アンチトリプシン、C−反応性タンパク質 、α2−マクログロブリン、IL−1α、IL−1β、TNFα、IL−6、H LA−DR、HLA−A、D、C、CR3レセプター、MHC I、MHC II 、CD31,CR4、CD45、CD64、CD4、スペクトリン、タウ、ユビ キチン、MAP−2、アポリポタンパク質E、神経成長因子(NGF)、脳由来 神経栄養因子(BDNF)、進行性グリコシル化最終生成物、進行性グリコシル 化最終生成物のレセプター、COX−2、CD18、C3、線維芽細胞成長因子 、 CD44、ICAM−1、ラクトトランスフェリン、C1q、C3d、C4d、 C5b−9、ガンマRI,FcガンマRII、CD8、CD59、ビトロネクチ ン、ビトロネクチンレセプター、ベーター3インテグリン、ApoJ、クラステ リン、2型プラスミノーゲンアクチベーターインヒビター、ミッドカイン、マク ロファージコロニー刺激因子レセプター、MRP14、27E10,インターフ ェロン−アルファ、S100β、cPLA2、c−jun,c−fos、HSP 27、HSP70、MAP5、膜脂質ペルオキシダーゼ、タンパク質カルボニル 形成(protein carbonyl formation)、junB、junD、fosB、fra 1、サイクリンD1,p53、NGFI−A、NGFI−B、IκB、NFκB 、IL−8、MCP−1、MIP−1α、マトリックスメタロプロテイナーゼ、 4−ヒドロキシノネナール−タンパク質結合体、アミロイドP成分、ラミニン、 およびコラーゲンIV型。 9.前記アルツハイマー病マーカーがタンパク質であって、かつ前記観察される 相違が、前記化合物が投与されたトランスジェニック哺乳動物において存在する プラークまたは神経突起組織における該タンパク質の量の減少または不在である 、請求項1に記載の方法。 10.前記タンパク質が以下からなる群から選択される、請求項9に記載の方法 :CatD、B、プロテインキナーゼC、NADPH、C3d、C1q、C5、 C4bp、C5a−C9、タウ、ユビキチン、MAP−2、神経フィラメント、 ヘパリン硫酸、コンドロイチン硫酸、アポリポタンパク質E、神経成長因子(N GF)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、グリコシル化最終生成物、アミロイ ドP成分、ラミニン、およびコラーゲンIV型。 11.前記アルツハイマー病マーカーがタンパク質であって、かつ前記観察され る相違が、前記化合物が投与されたトランスジェニック哺乳動物におけるまたは それ由来の哺乳動物細胞における該タンパク質の酵素活性または生化学的活性の 増加または減少である、請求項1に記載の方法。 12.前記タンパク質が以下からなる群から選択される、請求項11に記載の方 法:ニコチンレセプター、5−HT2レセプター、NMDAレセプター、α2− アドレナリン作動性レセプター、グルタミンシンセターゼ、グルコーストランス ポーター、PPIキナーゼ、チトクロームオキシダーゼ、ヘムオキシゲナーゼ、 カルビンジン、アデノシンA1レセプター、コリンアセチルトランスフェラーゼ 、アセチルコリンエステラーゼ、膠原線維酸性タンパク質(GFAP)、α1− アンチトリプシン、C−反応性タンパク質、α2−マクログロブリン、IL−1 、TNFα、IL−6、HLA−DR、HLA−A、D、C、CR3レセプター 、MHC I、MHC II、CD31、CR4、CD45、CD64、CD4、 スペクトリン、ユビキチン、およびアポリポタンパク質E。 13.前記アルツハイマー病マーカーがタンパク質をコードする核酸であって、 かつ前記観察される相違が、前記化合物が投与されたトランスジェニック哺乳動 物においてまたはそれ由来の哺乳動物細胞において存在する該核酸の量の増加ま たは減少である、請求項1に記載の方法。 14.前記コードされるタンパク質が以下からなる群から選択される、請求項1 3に記載の方法:成長阻害性因子、CatD、B、ニューロン糸タンパク質、ニ コチンレセプター、5−HT2レセプター、NMDAレセプター、α2−アドレ ナリン作動性レセプター、シナプトフィシン、p65、グルタミンシンセターゼ 、グルコーストランスポーター、PPIキナーゼ、GAP43,チトクロームオ キシダーゼ、ヘムオキシゲナーゼ、カルビンジン、アデノシンA1レセプター、 コリンアセチルトランスフェラーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、膠原線維酸 性タンパク質(GFAP)、α1−アンチトリプシン、C−反応性タンパク質、 α2−マクログロブリン、IL−1、TNFα、IL−6、HLA−DR、HL A−A、D、C、CR3レセプター、MHC I、MHC II、CD31、CR 4、CD45、CD64、CD4、スペクトリン、タウ、ユビキチン、MAP− 2、アポリポタンパク質E、神経成長因子(NGF)、脳由来神経栄養因子(B DN F)、進行性グリコシル化最終生成物、進行性グリコシル化最終生成物のレセプ ター、COX−2、CD18、C3、線維芽細胞成長因子、CD44、ICAM −1、ラクトトランスフェリン、C1q.C3d,C4d,C5b−9、ガンマ RI,FcガンマRII、CD8、CD59、ビトロネクチン、ビトロネクチン レセプター、ベーター3インテグリン、ApoJ、クラステリン、2型プラスミ ノーゲンアクチベーターインヒビター、ミッドカイン、マクロファージコロニー 刺激因子レセプター、MRP14、27E10,インターフェロン−アルファ、 S100β、cPLA2、c−jun、c−fos、HSP27、HSP70、 MAP5、膜脂質ペルオキシダーゼ、タンパク質カルボニル形成、junB、j unD、fosB、fra1、サイクリンD1、p53、NGFI−A、NGF I−B、IκB、NFκB、IL−8、MCP−1、MIP−1α、マトリック スメタロプロテイナーゼ、4−ヒドロキシノネナール−タンパク質結合体、アミ ロイドP成分、ラミニン、およびコラーゲンIV型。 15.前記アルツハイマー病マーカーが行動であって、かつ前記観察される相違 が、前記化合物が投与されたトランスジェニック哺乳動物において観察される該 行動の変化である、請求項1に記載の方法。 16.前記行動が以下からなる群から選択される、請求項15に記載の方法:作 用記憶を用いる行動、参照記憶を用いる行動、歩行運動活動、新規な環境または 新規な対象に対する情動反応性、および対象の認識。 17.前記アルツハイマー病マーカーが組織病理であって、かつ前記観察される 相違が、前記化合物が投与されたトランスジェニック哺乳動物において存在する 該組織病理の範囲または重篤度の減少である、請求項1に記載の方法。 18.前記組織病理のマーカーが以下からなる群から選択される、請求項17に 記載の方法:濃縮(compacted)プラーク、神経突起ジストロフィー、神経膠症 、Aβ沈着、シナプス密度の減少、および神経網の異常。 19.前記アルツハイマー病マーカーが認識であって、かつ前記観察される相違 が、前記化合物が投与されたトランスジェニック哺乳動物の該認識の変化である 、請求項1に記載の方法。 20.前記マーカーが以下を用いて検出または測定される、請求項1に記載の方 法:RT−PCR,RNase保護、ノーザン分析、R−dot分析、ELIS A、抗体染色、レーザースキャニング共焦点イメージング、および免疫電子顕微 鏡法。 21.前記哺乳動物が齧歯類である、請求項1に記載の方法。 22.アミノ酸717をコードするコドンが、以下からなる群から選択されるア ミノ酸をコードするように変異している、請求項1に記載の方法:Ile、Ph e、Gly、Tyr、Leu、Ala、Pro、Trp、Met、Ser、Th r、Asn、およびGln。 23.アミノ酸717をコードするコドンが、Pheをコードするように変異し ている、請求項22に記載の方法。 24.アミノ酸670をコードするコドンが、AsnおよびGluからなる群か ら選択されるアミノ酸をコードするように変異しているか、またはアミノ酸67 0をコードするコドンが欠失している、および/または、 アミノ酸671をコードするコドンが、Ile、Leu、Tyr、Lys、G lu、Val、およびAlaからなる群から選択されるアミノ酸をコードするよ うに変異しているか、またはアミノ酸671をコードするコドンが欠失している 、請求項1に記載の方法。 25.アミノ酸670をコードするコドンが、Asnをコードするように変異し ている、および/または、アミノ酸671をコードするコドンが、Leuまたは Tyrをコードするように変異している、請求項24に記載の方法。 26.前記プロモーターが、前記構築物の発現を以下のように仲介する、請求項 1に記載の方法:2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム 当たり少なくとも30ナノグラムのレベルでAβtotが発現される、2〜4月齢 の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織1グラム当たり少なくとも8.5ナノ グラムのレベルでAβ1-42が発現される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬また は皮質の脳組織1グラム当たり少なくとも150ピコモルのレベルでAPPおよ びAPPαの合計が発現される、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の 脳組織1グラム当たり少なくとも40ピコモルのレベルでAPPβが発現される 、および/または、2〜4月齢の前記哺乳動物の海馬または皮質の脳組織におい て前記トランスジェニック哺乳動物の内因性APPをコードするmRNAの場合 の少なくとも2倍のレベルでAβ−含有タンパク質をコードするmRNAが発現 される。 27.前記哺乳動物の脳組織に、Congo Redで染色され得るアミロイドプラーク が存在する、請求項1に記載の方法。[Claims] 1. A method to test compounds for their effect on Alzheimer's disease markers A method comprising the following steps: a) transducing a test compound to a non-human transgenic mammal or the transgenic mammal; Administering to mammalian cells derived from a mammal, wherein the transgenic A milk animal has a nucleic acid construct stably integrated into the genome, wherein the construct is a mammalian cell. Promoter for expression of the construct in vesicles, and Aβ-containing protein And the promoter is operably linked to the region,   Here, the region contains a DNA encoding an Aβ-containing protein, The protein contained is all or a sequence of proteins selected from the group consisting of: It consists of the following parts:   APP770, amino acids 669, 670, 671, 690, 692 and 71 Has a mutation in one or more amino acids selected from the group consisting of APP770, APP751, amino acids 669,670,671,690,6 One or more amino acids selected from the group consisting of 92 and 717; Mutated APP751, APP695, and amino acids 669,670 , 671, 690, 692 and 717. APP695 having a mutation in more than one amino acid,   Here, the Aβ-containing protein comprises amino acids 672 to 714 of human APP. Including   Here, the promoter mediates the expression of the construct as follows: 2-4 months of age Aβ at a level of at least 30 nanograms per gram of the mammalian brain tissue of At least per gram of brain tissue of the mammal, 2-4 months of age, where tot is expressed 2 to 4 month old mammals expressing Aβl-42 at a level of 8.5 nanograms APP and APP at a level of at least 150 picomoles per gram of brain tissue is expressed per gram of brain tissue of the mammal at the age of 2-4 months, wherein the sum of α is expressed APPβ is expressed at a level of at least 40 picomoles and / or from 2 to 4 months Endogenous APP of the transgenic mammal in brain tissue of the mammal at an age Aβ-containing protein at at least twice the level of mRNA encoding MRNA encoding is expressed; and   The transgenic mammal or in the transgenic mammal Markers from mammalian cells of origin and transgenes to which the compound was not administered. Between markers in mammalian cells or mammalian cells derived therefrom To detect or measure Alzheimer's disease markers so that differences in About   Here, the observed difference in the marker indicates that the compound affects the marker. It has an effect. 2. The method according to claim 1, wherein the Aβ-containing protein is selected from the group consisting of: Described method: APP770; amino acids 669, 670, 671, 690, 692 , Encodes one or more amino acids selected from the group consisting of: 717 APP770 with a mutation at the codon; APP751; amino acids 669, 6 70, 671, 690, 692, 717 or one selected from the group consisting of APP751 having a mutation in a codon encoding more than one amino acid; AP P695; consisting of amino acids 669, 670, 671, 690, 692, 717 Changes at codons encoding one or more amino acids selected from the group APP695 having a difference; a protein consisting of amino acids 646 to 770 of APP Quality; protein consisting of amino acids 670 to 770 of APP; amino acids of APP A protein consisting of 672 to 770; and amino acids 672 to 71 of APP A protein consisting of 4. 3. The DNA encoding the Aβ-containing protein is cDNA or cDNA. / Genomic DNA hybrid where the cDNA / genomic DNA hybrid The kit comprises at least one APP intron sequence, wherein the intron sequence is 3. The method of claim 2, which is sufficient for licensing. 4. The promoter is a human platelet-derived growth factor β chain gene promoter The method of claim 1, wherein: 5. Said region further comprises DNA encoding a second protein, wherein the DNA DNA encoding the Aβ-containing protein and encoding the second protein DNA comprising a fusion of the Aβ-containing protein with the second protein Operably linked such that the region encodes an Aβ-containing fusion protein; The method of claim 1. 6. The method according to claim 5, wherein the second protein is a signal peptide. . 7. The Alzheimer's disease marker is a protein, and the observed The difference is in or in the transgenic mammal to which the compound has been administered. Increase or decrease in the amount of the protein present in mammalian cells derived therefrom. The method of claim 1, wherein 8. 8. The method of claim 7, wherein said protein is selected from the group consisting of: CatD, B, Neuronal Thread protein, nicotine receptor , 5-HT2 receptor, NMDA receptor, α2-adrenergic Receptor, synaptophysin, p65, glutamine synthetase, glucose Transporter, PPI kinase, GAP43, cytochrome oxidase, Heme oxygenase, calbindin, adenosine A1 receptor , Choline acetyltransferase, acetylcholinesterase, collagen fibers Acidic protein (GFAP), α1-antitrypsin, C-reactive protein , Α2-macroglobulin, IL-1α, IL-1β, TNFα, IL-6, H LA-DR, HLA-A, D, C, CR3 receptor, MHC I, MHC II , CD31, CR4, CD45, CD64, CD4, spectrin, tau, ubi Chitin, MAP-2, apolipoprotein E, nerve growth factor (NGF), brain-derived Neurotrophic factor (BDNF), advanced glycosylation end product, advanced glycosyl End product receptor, COX-2, CD18, C3, fibroblast growth factor , CD44, ICAM-1, lactotransferrin, C1q, C3d, C4d, C5b-9, gamma RI, Fc gamma RII, CD8, CD59, vitronecti , Vitronectin receptor, beta3 integrin, ApoJ, cluster Phosphorus, type 2 plasminogen activator inhibitor, midkine, mac Lophage colony stimulating factor receptor, MRP14, 27E10, interface Eron-alpha, S100β, cPLA2, c-jun, c-fos, HSP 27, HSP70, MAP5, membrane lipid peroxidase, protein carbonyl Formation (protein carbonyl formation), junB, junD, fosB, fra 1, cyclin D1, p53, NGFI-A, NGFI-B, IκB, NFκB , IL-8, MCP-1, MIP-1α, matrix metalloproteinase, 4-hydroxynonenal-protein conjugate, amyloid P component, laminin, And collagen type IV. 9. The Alzheimer's disease marker is a protein, and the observed Differences exist in the transgenic mammal to which the compound has been administered Reduced or absent amount of the protein in plaque or neurite tissue The method of claim 1. 10. 10. The method of claim 9, wherein said protein is selected from the group consisting of: : CatD, B, protein kinase C, NADPH, C3d, C1q, C5, C4bp, C5a-C9, tau, ubiquitin, MAP-2, neurofilament, Heparin sulfate, chondroitin sulfate, apolipoprotein E, nerve growth factor (N GF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), glycosylation end product, amyloid De-P component, laminin, and collagen type IV. 11. The Alzheimer's disease marker is a protein, and Or in a transgenic mammal to which the compound has been administered or Of the enzymatic or biochemical activity of the protein in mammalian cells derived therefrom. 2. The method of claim 1, wherein the increase or decrease. 12. 12. The method of claim 11, wherein said protein is selected from the group consisting of: Method: nicotine receptor, 5-HT2 receptor, NMDA receptor, α2- Adrenergic receptor, glutamine synthetase, glucose trans Porter, PPI kinase, cytochrome oxidase, heme oxygenase, Calbindin, adenosine A1 receptor, choline acetyltransferase Acetylcholinesterase, collagen fibrillary acidic protein (GFAP), α1- Antitrypsin, C-reactive protein, α2-macroglobulin, IL-1 , TNFα, IL-6, HLA-DR, HLA-A, D, C, CR3 receptor , MHC I, MHC II, CD31, CR4, CD45, CD64, CD4, Spectrin, ubiquitin, and apolipoprotein E. 13. The Alzheimer's disease marker is a nucleic acid encoding a protein, And wherein the difference observed is the transgenic mammal receiving the compound. Increase in the amount of the nucleic acid present in the product or in mammalian cells derived therefrom. 2. The method of claim 1, wherein the reduction is. 14. 2. The encoded protein is selected from the group consisting of: Method according to 3: growth inhibitory factor, CatD, B, neuronal thread protein, d Cotin receptor, 5-HT2 receptor, NMDA receptor, α2-address Narinergic receptor, synaptophysin, p65, glutamine synthetase , Glucose transporter, PPI kinase, GAP43, cytochrome Oxidase, heme oxygenase, calbindin, adenosine A1 receptor, Choline acetyltransferase, acetylcholinesterase, collagen fiber acid Protein (GFAP), α1-antitrypsin, C-reactive protein, α2-macroglobulin, IL-1, TNFα, IL-6, HLA-DR, HL A-A, D, C, CR3 receptor, MHC I, MHC II, CD31, CR 4, CD45, CD64, CD4, spectrin, tau, ubiquitin, MAP- 2. Apolipoprotein E, nerve growth factor (NGF), brain-derived neurotrophic factor (B DN F), advanced glycosylation end product, receptor for advanced glycosylation end product , COX-2, CD18, C3, fibroblast growth factor, CD44, ICAM -1, lactotransferrin, C1q. C3d, C4d, C5b-9, gamma RI, Fc gamma RII, CD8, CD59, vitronectin, vitronectin Receptor, beta3 integrin, ApoJ, clusterin, type 2 plasmin Nogen activator inhibitor, midkine, macrophage colony Stimulatory receptor, MRP14, 27E10, interferon-alpha, S100β, cPLA2, c-jun, c-fos, HSP27, HSP70, MAP5, membrane lipid peroxidase, protein carbonyl formation, junB, j unD, fosB, fra1, cyclin D1, p53, NGFI-A, NGF IB, IκB, NFκB, IL-8, MCP-1, MIP-1α, Matric Smetalloproteinase, 4-hydroxynonenal-protein conjugate, Lloyd P component, laminin, and collagen type IV. 15. The Alzheimer's disease marker is behavior and the observed difference Is observed in the transgenic mammal to which the compound is administered. 2. The method of claim 1, wherein the change is a behavior change. 16. 16. The method of claim 15, wherein the action is selected from the group consisting of: Behavior using memory, behavior using reference memory, locomotor activity, new environment or Emotional responsiveness to new objects, and object recognition. 17. The Alzheimer's disease marker is histopathology and is observed Differences exist in the transgenic mammal to which the compound has been administered 2. The method of claim 1, wherein the reduction is in the extent or severity of the histopathology. 18. 18. The method of claim 17, wherein the histopathological marker is selected from the group consisting of: Methods described: compacted plaque, neurite dystrophy, gliosis , Aβ deposition, decreased synaptic density, and abnormalities in the neural network. 19. The Alzheimer's disease marker is recognition and the observed difference Is the change in the cognition of the transgenic mammal to which the compound has been administered. The method of claim 1. 20. The method of claim 1, wherein the marker is detected or measured using: Methods: RT-PCR, RNase protection, Northern analysis, R-dot analysis, ELISA A, antibody staining, laser scanning confocal imaging, and immunoelectron microscopy Mirror method. 21. 2. The method of claim 1, wherein said mammal is a rodent. 22. A codon encoding amino acid 717 is selected from the group consisting of: 2. The method of claim 1, wherein the mutation is to encode a amino acid: Ile, Ph. e, Gly, Tyr, Leu, Ala, Pro, Trp, Met, Ser, Th r, Asn, and Gln. 23. The codon encoding amino acid 717 is mutated to encode Phe 23. The method of claim 22, wherein the method comprises: 24. If the codon encoding amino acid 670 is the group consisting of Asn and Glu Mutated to encode an amino acid selected from 0 is deleted and / or   The codon encoding amino acid 671 is represented by Ile, Leu, Tyr, Lys, G encodes an amino acid selected from the group consisting of lu, Val, and Ala Or the codon encoding amino acid 671 has been deleted The method of claim 1. 25. The codon encoding amino acid 670 is mutated to encode Asn. And / or the codon encoding amino acid 671 is Leu or 25. The method of claim 24, wherein the method is mutated to encode Tyr. 26. The claim wherein the promoter mediates expression of the construct as follows. Method according to 1: 1 gram of brain tissue of hippocampus or cortex of the mammal 2 to 4 months old 2 to 4 months of age, wherein Aβtot is expressed at a level of at least 30 nanograms per At least 8.5 nanograms per gram of brain tissue of said mammalian hippocampus or cortex The hippocampus of the mammal, 2-4 months old, wherein Aβ 1-42 is expressed at the gram level; APP and APP at levels of at least 150 picomoles per gram of cortical brain tissue. Of the hippocampus or cortex of the mammal at the age of 2 to 4 months, wherein the sum of APPβ is expressed at a level of at least 40 picomoles per gram of brain tissue And / or in the brain tissue of the hippocampus or cortex of the mammal of 2-4 months of age For the mRNA encoding the endogenous APP of the transgenic mammal MRNA encoding Aβ-containing protein is expressed at at least twice the level of Is done. 27. Amyloid plaque that can be stained with Congo Red in the mammalian brain tissue 2. The method of claim 1, wherein is.
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