B6-htau小鼠

产品编号：C001410

品系全称：C57BL/6JCya-Mapt^tm1(hMAPT)/Cya

品系背景：C57BL/6JCya

传代建议：纯合与纯合互配

 

品系描述

额颞叶痴呆（Frontotemporal lobar dementia, FTD）又称额叶痴呆症，是仅次于阿尔茨海默病的第二大类早发型痴呆。FTD的特点为选择性的额颞叶萎缩，其临床表现包括人格与行为改变、语言障碍和执行功能障碍等。约40%-50%的额颞叶痴呆患者具有家族史，已经明确的FTD致病基因包括MAPT（Microtubule associated protein tau）、FUS（Fused in sarcoma）和TARDBP（Transactive response DNA-binding protein）等。MAPT是FTD中最早发现且最常见的致病基因，约30%的家族性FTD家族中可检测到MAPT基因的突变 ^[1]。

MAPT基因编码微管相关蛋白tau，该蛋白主要分布在神经元轴突中，对于微管的稳定和组装起着至关重要的作用。微管是维持神经元中细胞形态的重要结构，tau蛋白通过与微管结合维持微管的稳定性。MAPT基因的突变可能会加剧tau蛋白聚集，导致tau蛋白病理性聚集以及谷氨酸能皮层神经元的死亡 ^[2]。此外，某些类型的MAPT基因的突变会影响Pre-mRNA中外显子的剪切方式，改变tau蛋白3R和4R异构体的比例，从而使得4R-tau蛋白的产生相对增多，更易聚集形成纤维束 ^[3]。

MAPT靶向药物以小分子药物和单克隆抗体为主，适应症包括阿尔茨海默病（AD）和额颞叶痴呆（FTD），在药物管线开发过程中多使用转基因人源化小鼠，而全人源化动物模型的应用有助于推动MAPT相关的潜在治疗方法向临床试验进一步转化。本品系是小鼠Mapt基因人源化模型，通过基因编辑技术将小鼠Mapt基因替换为包含3'UTR区域的人源MAPT基因，可用于额颞叶痴呆（FTD）和阿尔兹海默症（AD）等多种神经退行性疾病的研究。该模型纯合子是可存活且可育的。该模型以常用名称命名为htau。此外，基于自主研发的TurboKnockout融合BAC重组的技术创新，赛业生物还可提供基于该模型构建的热门点突变疾病模型，也可针对不同点突变提供定制服务，以满足广大研发人员关于额颞叶痴呆（FTD）疾病的药效学等实验需求。

 

构建方式

图1. B6-htau小鼠基因编辑打靶示意图。使用TurboKnockout打靶技术，将小鼠Mapt基因ATG起始密码子至3’UTR下游500bp片段替换为人源MAPT基因ATG起始密码子至3'UTR下游500bp片段。

 

研究应用：额颞叶痴呆（FTD）、阿尔兹海默症（AD）及其他神经退行性疾病研究。

 

验证数据

• 人源MAPT基因表达的检测

图2. 野生型小鼠（WT）和B6-htau小鼠（htau）脑部和肾脏中人源MAPT基因表达检测。通过QPCR检测WT小鼠与B6-htau小鼠中人源MAPT基因的表达，结果显示在B6-htau小鼠的脑部和肾脏均存在人源MAPT基因的表达，而WT小鼠体内不存在人源MAPT基因的表达。（ND：Not detected）

 

• 鼠源Mapt基因表达的检测

图3. 野生型小鼠（WT）和B6-htau小鼠（htau）脑部和肾脏中鼠源Mapt基因表达检测。通过QPCR检测WT小鼠与B6-htau小鼠中鼠源Mapt基因的表达，结果显示在WT小鼠的脑部和肾脏均存在鼠源Mapt基因的表达，而B6-htau小鼠体内不存在鼠源Mapt基因的表达。

 

• 人源tau蛋白的表达

图4. B6-htau小鼠（htau）和野生型小鼠（WT）脑部人源tau蛋白表达的Western blot分析。通过Western blot，利用人源tau蛋白特异性抗体检测小鼠脑部人源tau蛋白的表达*。结果显示，B6-htau小鼠脑部存在明显的人源tau蛋白表达。人类MAPT基因转录本可以通过替代剪接产生多达六种不同的tau蛋白异构体 ^[10]，本检测所用人源抗体的结合位点（aa.159-163）包含在这些异构体中。因此，B6-htau小鼠脑部出现了多条低于78KD且大小不一的条带。然而，由于野生型小鼠体内不存在人源MAPT基因和人源tau蛋白异构体，所以检测结果中没有这些条带。

*检测所用人源tau蛋白抗体为Thermo Fisher生产的Tau Monoclonal Antibody (HT7), Biotin（货号：MN1000）。由于鼠源和人源序列的同源性较高，野生型小鼠的脑部组织中也可检测到预测中人源tau蛋白目标条带（约78KD）。在野生型小鼠和B6-htau小鼠中检出约150KD的条带，与该抗体说明书的参考结果一致。

 

罕见病数据中心（RDDC）

• 基因基本信息

• 临床突变信息

 

• 疾病介绍

额颞叶痴呆（Frontotemporal lobar dementia, FTD）又称额叶痴呆症，是仅次于阿尔茨海默病的第二大早发型痴呆。FTD的发病率约在0.1-46.1/1万之间。遗传特性通常为常染色体显性遗传。FTD的病理和影像特征为选择性的额颞叶萎缩，临床表现包括人格与行为改变、语言障碍、执行功能障碍等。约40%-50%的额颞叶痴呆患者有阳性家族史，已经明确的FTD致病基因包括MAPT（Microtubule associated protein tau）、FUS（Fused in sarcoma）和TARDBP（Transactive response DNA-binding protein）等。MAPT是FTD中最早发现且最常见的致病基因，约30%的家族性FTD家族中检测到MAPT突变。

• 基因及突变介绍

人MAPT基因位于17号染色体，其编码微管相关蛋白（tau蛋白）主要分布在神经元轴突中，对于微管的稳定和组装起着至关重要的作用。MAPT基因突变会导致tau蛋白的病理性聚集以及谷氨酸能皮层神经元的死亡。MAPT基因突变主要发生在第9-12外显子及其附近的内含子区域，可大致分为两种类型：第一种类型的突变会影响蛋白表达，引起后期蛋白结构发生改变，从而影响其结构稳定和表达水平。MAPT基因缺失很可能会影响该基因功能，也有可能会加剧tau蛋白异常聚集，这与获得细胞毒性作用原理一致。同样的，某些位点的突变会导致tau蛋白更易聚集。第二种类型的突变会影响pre-mRNA中外显子的剪切模型，改变tau蛋白3R和4R异构体的比例，从而使得4R-tau蛋白的产生相对增多，更易聚集形成纤维束。MAPT基因常见突变包括P301L、P301S、Intron10+3 G>A等 ^[4]。

• 非编码区功能

据文献报道在MAPT内含子中存在的Intron10+3 G>A致病突变会导致4R异构体的比例增加，使用寡核苷酸药物ASO-001933靶向MAPT的3'UTR区域可以有效地减少小鼠 ^[5]、非人灵长类动物和人类神经元的原代培养物中的tau蛋白表达量 ^[6]。

• 基因治疗

靶向MAPT的药物主要为小分子药物和单克隆抗体，适应症以阿尔茨海默病（AD）和额颞叶痴呆（FTD）为主，在药物的开发过程中转基因人源化小鼠得到了广泛的使用，全人源化动物模型的应用有助于推动相关的潜在MAPT靶向治疗方法向临床试验转化。小核酸药企Ionis的ASO药物ISIS-814907（临床2期）通过靶向降低MAPT基因表达量来治疗疾病，该管线的临床前研究使用转基因人源化小鼠：PS19小鼠，该小鼠中随机插入了带有P301S突变的人源MAPT基因 ^[7-8]。ASO-001933通过靶向MAPT的3'UTR区域，有效地减少了MAPT表达，在该研究中，通过转基因小鼠（随机插入带有人野生型MAPT基因的cDNA）和MAPT-KO小鼠杂交得到的基因人源化疾病模型被用于候选药物分子的药效学分析 ^[5]，该研究得到Roche的资助 ^[6]。此外，Arvinas靶向MAPT基因的ASO分子及单克隆抗体药物目前正处于临床前研究 ^[9]。

综上所述，MAPT基因是额颞叶痴呆的重要致病基因，致病机理复杂。目前基因疗法主要以ASO为主，并使用人源化小鼠开展药物临床前试验。赛业的MAPT全人源化小鼠及在该人源化模型基础上构建的热门点突变疾病模型可以应用于FTD基因治疗的临床前研究，针对不同点突变还可提供模型定制服务。

 

参考文献

[1]Bang J, Spina S, Miller BL. Frontotemporal dementia. Lancet. 2015 Oct 24;386(10004):1672-82.

[2]trang KH, Golde TE, Giasson BI. MAPT mutations, tauopathy, and mechanisms of neurodegeneration. Lab Invest. 2019 Jul;99(7):912-928.

[3]Lisowiec J, Magner D, Kierzek E, Lenartowicz E, Kierzek R. Structural determinants for alternative splicing regulation of the MAPT pre-mRNA. RNA Biol. 2015;12(3):330-42.

[4]Molecular Genetics Department, University of Antwerp. AD Mutations. 

[5]Andorfer C, Kress Y, Espinoza M, de Silva R, Tucker KL, Barde YA, Duff K, Davies P. Hyperphosphorylation and aggregation of tau in mice expressing normal human tau isoforms. J Neurochem. 2003 Aug;86(3):582-90.

[6]Easton A, Jensen ML, Wang C, Hagedorn PH, Li Y, Weed M, Meredith JE, Guss V, Jones K, Gill M, Krause C, Brown JM, Hunihan L, Natale J, Fernandes A, Lu Y, Polino J, Bookbinder M, Cadelina G, Benitex Y, Sane R, Morrison J, Drexler D, Mercer SE, Bon C, Pandya NJ, Jagasia R, Ou Yang TH, Distler T, Grüninger F, Meldgaard M, Terrigno M, Macor JE, Albright CF, Loy J, Hoeg AM, Olson RE, Cacace AM. Identification and characterization of a MAPT-targeting locked nucleic acid antisense oligonucleotide therapeutic for tauopathies. Mol Ther Nucleic Acids. 2022 Aug 4;29:625-642.

[7]DeVos SL, Miller RL, Schoch KM, Holmes BB, Kebodeaux CS, Wegener AJ, Chen G, Shen T, Tran H, Nichols B, Zanardi TA, Kordasiewicz HB, Swayze EE, Bennett CF, Diamond MI, Miller TM. Tau reduction prevents neuronal loss and reverses pathological tau deposition and seeding in mice with tauopathy. Sci Transl Med. 2017 Jan 25;9(374):eaag0481.

[8]Yoshiyama Y, Higuchi M, Zhang B, Huang SM, Iwata N, Saido TC, Maeda J, Suhara T, Trojanowski JQ, Lee VM. Synapse loss and microglial activation precede tangles in a P301S tauopathy mouse model. Neuron. 2007 Feb 1;53(3):337-51.

[9]Arvinas. (2021). Arvinas 2021 Investor Day Presentation. 

[10]Boyarko B, Hook V. Human Tau Isoforms and Proteolysis for Production of Toxic Tau Fragments in Neurodegeneration. Front Neurosci. 2021 Oct 21;15:702788.