克隆迷你猪支持第四基因突变作为阿尔茨海默病的病因

奥胡斯大学生物医学系和临床医学系的合作研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术产生了一群哥廷根迷你猪，这可能有助于推进阿尔茨海默病(AD)研究，并可能解锁未来的治疗策略。

克隆猪出生时带有基因SORL1(sortilin相关受体1)突变，该基因在人类阿尔茨海默氏症的所有早发性病例中发生改变。通过研究这些动物，研究人员证实，具有SORL2突变的猪在年轻时会出现阿尔茨海默病的迹象，这为跟踪疾病的早期阶段和迹象提供了机会。克隆动物还显示出用于诊断人类阿尔茨海默病的相同生物标志物的变化。

“通过跟踪猪随时间的变化，我们可以更好地了解细胞的最早变化，”副教授OlavMichaelAndersen博士说，他是该团队在CellReportsMedicine上发表的报告的第一和共同通讯作者。“后来，这些变化导致大脑发生不可逆转的改变，这是导致痴呆的原因。但是现在我们可以在猪失去记忆、改变行为等之前跟踪它们，这将使测试可以在早期阶段用于预防SORL1相关阿尔茨海默病的新药成为可能......猪在许多方面与人类相似，这就是为什么这增加了生产对抗阿尔茨海默氏症的药物的可能性。重要的是要有一个可行的动物模型来弥合研究和药物开发之间的差距，“他解释说。

安德森和奥胡斯大学的团队以及国际合作者在一篇题为“具有SORL1单倍体不足的阿尔茨海默病的转基因迷你猪模型”的论文中描述了他们的研究。

自1990年代以来，研究人员已经知道三个基因，如果它们发生突变，可以直接导致阿尔茨海默病。“阿尔茨海默病(AD)，APP，PSEN1和PSEN2中已建立的致病基因使用生物标志物进行功能表征，捕获反映疾病初始临床前阶段的体内概况，”作者写道。

通过过去20年的深入研究，现在已经确定第四个基因SORL1(编码内体循环受体SORLA)的突变也可以直接导致阿尔茨海默病。SORL1于1996年在奥胡斯大学首次发现，并于2021年被确定为阿尔茨海默病的原因。注意到以前的研究已经证明了SORL1和AD之间的遗传联系，研究人员说：“最近，遗传流行病学研究已经确定了SORL1中罕见的截短突变几乎只在AD患者中，这表明SORL1作为致病基因起作用。如果这个基因有缺陷，携带遗传缺陷的人就会患上阿尔茨海默氏症。

许多人为猪的发展做出了贡献，这是奥胡斯大学生物医学系和临床医学系之间的合作。副教授OlavMichaelAndersen博士和副教授CharlotteBrandtSørensen博士分别是该研究的第一和最后作者。[西蒙·比里亚尔·费舍尔]

奥胡斯大学的研究人员希望进一步研究SORL1与AD的因果关系。他们开发了一种哥廷根迷你猪模型，该模型通过猪SORL1基因的杂合敲除(KO)进行基因工程改造，使其SORL1单倍体不足。这模仿了携带杂合SORL1截短突变的AD患者的遗传状态。

“我们通过改变目前已知直接导致这种疾病的四个基因之一，为迷你猪的阿尔茨海默氏症创建了一个动物模型，”安德森说。“猪可用于制药行业开发新药-同时，这可以为研究人员提供更好的可能性来了解后来患阿尔茨海默氏症的人大脑的早期变化。

研究人员以前通过克隆开发了阿尔茨海默氏症和其他疾病的猪模型。体细胞核移植(SCNT)技术是通过从一头猪身上取出的未受精卵细胞中去除遗传物质，然后将该细胞与另一头猪的皮肤细胞融合来完成的。研究人员此前曾使用基于CRISPR-Cas9的基因编辑来破坏从哥廷根品种的迷你猪身上取出的皮肤细胞中的SORL1基因。

使用这种技术，重建的胚胎，即克隆的卵子，发育成与基因编辑的皮肤细胞具有相同遗传特征的新个体，因此克隆的迷你猪出生时带有受损的SORL1基因。随着突变的遗传，研究人员现在可以培育这些SORL1het猪，这些猪在三岁之前就显示出阿尔茨海默氏症的最初迹象。

“猪类似于具有SORL1基因缺陷的阿尔茨海默氏症患者-与以前的阿尔茨海默氏症猪模型相反，阿尔茨海默氏症的猪模型插入了一个或多个突变的人类基因，希望加速疾病，”负责开发转基因克隆猪的副教授CharlotteBrandtSørensen博士说。正如作者所写，“发现年轻成年迷你猪的SORL1单倍体不足对APP，PSEN1和PSEN2观察到的AD的临床前体内特征进行表型分析，导致β-淀粉样蛋白(Aß)和tau水平升高，在淀粉样斑块形成和神经变性之前，正如在人类中观察到的那样。

“我们从人类遗传学中知道，当SORL1基因被破坏时，我们会患上阿尔茨海默氏症，”安德森说。我们已经证明，如果我们在猪身上破坏这个基因，动物脑细胞的早期变化正是我们敢于希望的。这使得找到反映疾病初始临床前阶段的生物标志物成为可能。

作者在他们的论文中得出结论：“除了提供SORL1是AD致病基因的证据外，SORL1hetGöttingen小型猪允许未来对生化和神经影像生物标志物发现进行纵向研究，并可能提供有关在疾病早期临床前阶段之间药理学有价值的治疗窗口中发生的事件序列的重要线索，伴有Aß和tauCSF水平升高，以及淀粉样蛋白脑沉积、不可逆神经变性和随后的认知障碍的时间点。

安德森进一步建议，“最好的办法是在这种猪模型的基础上开发新药，我们已经在准备方面取得了很好的进展。携带SORL1突变的患者组远远大于在其他三个已知基因中存在错误的患者组。

丹麦公司EllegaardGöttingenMinipigs拥有哥廷根猪品种的权利并育种。