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阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease，AD）是一种多发于老年人群的神经系统退行性疾病，又称老年性痴呆，主要影响65岁及以上的群体。临床上，AD表现为认知能力下降、记忆丧失和行为改变等多种症状，最初表现为轻度认知性痴呆，最终发展为严重的智力缺陷和无法应付日常生活。AD典型的病理特征为β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的老年斑、tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结（NFTs）以及神经元丢失。
AD发病机制涉及多因素，包括遗传、炎症反应、氧化应激等，下面介绍两种主要因素：
β 淀粉样蛋白(amyloid-β, Aβ)是由淀粉样前体蛋白(Aβ precursor protein, APP)经β-分泌酶和γ-分泌酶（其催化亚基由早老素基因PSEN1与PSEN2编码，二者变异也会影响Aβ生成）水解而形成的39~43个氨基酸残基的Aβ片段。它由多种细胞产生，在血液和脑脊液中循环，且单体Aβ 在大脑中有保护神经元的作用。有研究表明，细胞产生的Aβ 类型主要是Aβ40，其次为Aβ42。在生理情况下，Aβ 蛋白可以被胰岛素酶和脑啡肽酶降解，不会产生沉积。当机体Aβ 生成和清除机制失衡时，Aβ 蛋白就会发生聚集，沉积于大脑中就会产生神经毒性，从而导致记忆损伤和神经元细胞死亡。研究表明，Aβ42与Aβ40相比，由于多出两个疏水性的氨基酸，它更容易形成聚集体，因此具有更高的神经毒性。
微管相关蛋白Tau由MAPT基因编码，在神经元轴突中高度表达，参与轴突的微管组装和功能，对于保持神经元结构的稳定性具有至关重要的作用。目前科学界普遍认为，Tau蛋白的异常高磷酸化以及其聚集形成神经纤维缠结，是与阿尔茨海默病进展密切相关的关键因素。Tau蛋白磷酸化水平的增加主要是由于多种激酶的活性增强，包括酪氨酸/丝氨酸/苏氨酸激酶(Tyr/Ser/Thr)、糖原合成酶激酶-3β (GSK-3β)以及细胞周期蛋白依赖性激酶5 (CDK5)等。研究显示，在阿尔茨海默病患者的大脑中，磷酸化的Tau蛋白含量显著增加，并且患者的认知功能障碍程度与神经元纤维缠结(NFTs)的密集程度呈现出正相关性。
AD动物模型的构建和研究为理解AD复杂的发病机制提供了重要的实验依据。AD造模的核心思路是以病理特征（Aβ沉积、tau病变、神经元丢失）、生理异常（神经炎症、氧化应激、代谢障碍）和临床表现（认知衰退、突触损伤）为导向，通过多因素叠加（如转基因动物联合环境压力、药物诱导复合病理）、动态评估（纵向行为学与病理检测）以及新兴技术（类器官模型、基因编辑）构建更接近人类AD的动物或体外模型，同时结合临床生物标志物验证（Aβ42、pTau等），最终实现从分子机制到行为表型的全面模拟，为病理机制解析和药物研发提供高仿真研究平台。
| 模型分类 | 模型名称 | 诱导原理 | 病理特征 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 转基因模型 | APP 转基因型 | 过表达突变 APP 基因，导致 APP 代谢异常、Aβ沉积 | Aβ 斑块沉积、神经炎症，突触功能障碍 | 疾病早期诊断研究、药物筛选 |
| APP/PS-1 双转基因型 | 过表达突变 APP 和 PSEN1 基因，促进 Aβ42 异常沉积 | Aβ斑块、神经元丢失 | 发病机制研究、药物靶点验证 | |
| 5×FAD 小鼠 | 携带 5 个 AD 突变基因(APP、PS1 等)，加速 Aβ沉积 | 早期 Aβ斑块 (1.5 月龄) | 适合快速评估药物疗效 | |
| 转 tau 基因型 | 过表达突变 tau 基因，诱导 tau 蛋白异常磷酸化，形成 NFTs 样病变 | NFTs 样病变，神经元变性死亡、突触功能障碍 | tau 蛋白病理机制研究，筛选和评价针对 tau 蛋白的药物 | |
| 衰老模型 | 自然衰老型 | 利用老年动物自发退行性变 | 神经元丢失、突触减少 | 衰老与 AD 关联研究 |
| 快速老化型 | 通过 AKR/J 小鼠进行选择性近交培育而来，迅速老化，表现出与年龄相关的 AD 特征 | 神经递质改变、APP 代谢异常、Aβ沉积 | 衰老与 AD 的分子机制的研究，筛选 AD 药物 | |
| D-半乳糖（D-gal）模型 | 诱导氧化应激，代谢紊乱 | 氧化应激损伤，神经元萎缩 | 抗衰老药物筛选 | |
| 药物诱导模型 | Aβ注入诱导型 | 直接脑内注射聚集态 Aβ诱导神经元毒性 | Aβ沉积、局部炎症 | AD 急性毒性机制研究 |
| 铝中毒型 | 诱导神经毒性 | Aβ聚集，神经元变性 | 可用于研究铝在 AD 发病过程中的作用机制 | |
| 冈田酸诱导型 | 抑制磷酸酯酶活性，促进 tau 蛋白过度磷酸化 | NFTs 样病变 | AD 中 Tau 磷酸化机制研究 | |
| 链脲菌素（STZ 型） | 通过破坏神经元能量代谢，诱导 Aβ 沉积和氧化应激 | tau 蛋白高度磷酸化、Aβ沉积，胆碱能缺失 | 用于研究 AD 与能量代谢异常的关系 | |
| 东莨菪碱诱导型 | 抑制乙酰胆碱传递，模拟 AD 认知缺陷 | 突触功能改变，神经递质系统紊乱，认知功能障碍 | 认知功能研究，抗痴呆药物研发 | |
| 新兴模型 | 3D 类器官模型 | 人 iPSC 分化的脑类器官携带 AD 突变基因 | Aβ沉积、tau 病理、神经元死亡 | 精准医疗与基因治疗 |
AAV是一种单链DNA病毒，具有独特的生物学特性，其优势在于安全性高，免疫原性低，能够在不引发宿主强烈免疫反应的情况下，将特定基因高效递送至目标细胞，已成为基因治疗和疾病模型构建中的理想工具。
1. 靶向精准：可通过选择血清型或启动子，靶向特定神经细胞。
2. 免疫原性低：引发免疫反应弱，维持模型稳定和可重复，准确反映疾病进程。
3. 多基因搭载：载体可同时携带多个目的基因，模拟AD复杂病理过程。
4. 操作简便：相比转基因动物模型构建，AAV制备和使用更简单，递送途径多样，节省时间成本，提升实验效率。
5. 表达可控：选择不同启动子可精确调控基因表达水平，研究基因表达量与疾病症状的关系，深入探索发病机制。
在AD造模中，通过不同的给药途径，利用AAV将淀粉样前体蛋白基因、Tau蛋白基因或其突变体等导入动物体内，可模拟AD的病理特征，帮助科学家深入探究AD的发病机制和开发有效的治疗方法。
Intra-and extracellular β-amyloid overexpression via adenoassociated virus-mediated gene transfer impairs memory and synaptic plasticity in the hippocampus
编码BRI-Aβ cDNA（人Aβ肽和BRI蛋白的融合物）的AAV载体，能够在没有APP过表达的情况下促进Aβ肽的高水平表达。研究人员分别构建AAV-BRI-Aβ42、AAV-UBI-Aβ42和AAV-EGFP，并通过双侧海马区注射入小鼠体内。与UBI-Aβ42构建体相比，BRI-Aβ42构建体的过表达导致可溶性和不溶性Aβ42的表达更高，而EGFP孵育后没有检测到Aβ；对BRI-Aβ42构建体进行6E10免疫染色，结果显示海马体中有大量淀粉样蛋白沉积，而接受UBI-Aβ42处理的小鼠表现出明显的神经元突起染色，神经元内有轻微的Aβ积聚，但没有Aβ沉积物的积聚。Morris Water迷宫测试发现用两种Aβ AAV构建体处理的动物表现出显著的认知障碍。
| 病毒载体 | 血清型 |
|---|---|
| pAV-CAG-flag-BRI‑Aβ40-P2A-GFP | AAV9 |
| pAV-CAG-flag-BRI‑Aβ42-P2A-GFP | AAV9 |
| pAV-CAG-flag-BRI-P2A-GFP | AAV9 |
案例1：注射部位为听觉皮层，采用脑立体定位注射，病毒用量60nL，连续表达6周后，荧光检测可清晰观测到AAV9-BRI-Aβ42高效表达。
| 注射部位 | 听觉皮层 |
| 注射方式 | 脑立体定位注射 |
| 注射量 | 60nL |
| 表达时间 | 6 weeks |
案例2：注射部位为运动皮层，采用脑立体定位注射，病毒用量140nL，连续表达6周后，可稳定检测到目的基因表达，造模效果理想。
| 注射部位 | 运动皮层 |
| 注射方式 | 脑立体定位注射 |
| 注射量 | 140nL |
| 表达时间 | 6 weeks |
AAV凭借多重优势成为阿尔茨海默症动物造模的核心工具，可高效、稳定地在脑组织中表达Aβ、Tau等致病蛋白，复刻AD典型病理损伤与认知缺陷。维真生物现货供应多款AAV9型AD专用造模载体，支持脑立体定位等多种注射方式，可满足不同脑区造模需求，为阿尔茨海默症机制探索、靶点验证与新药研发提供可靠的病毒工具支持。如有相关实验需求，可致电400-077-2566咨询。
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