hTFR1/5xFAD小鼠:如何成为更高效的AD模型
阿尔茨海默病(Alzheimer's Disease, AD)是全球最常见的神经退行性疾病,Aβ斑块沉积是其核心病理特征之一。近年来,针对Aβ的治疗性抗体虽取得一定进展,但其疗效长期受限于血脑屏障(BBB)对大分子药物的低通透性。如何在中枢神经系统内实现足够暴露量,是AD抗体药物研发面临的核心挑战。
转铁蛋白受体1(TfR1)是一种跨膜蛋白,在脑毛细血管内皮细胞的管腔侧高表达,其生理功能是结合铁负载的转铁蛋白,通过网格蛋白介导的内吞作用实现细胞摄取。在酸性内体环境中,铁离子被释放,受体与脱铁转铁蛋白复合物再循环至细胞表面,进入下一轮转运。利用这一内源性受体介导的胞吞转运(RMT)通路,将治疗性抗体与TfR1结合域融合,可实现大分子药物的主动跨BBB转运[1]。

图1 转铁蛋白受体(TfR)介导的跨细胞转运及血脑屏障(BBB)处铁处理示意图[2]
TfR1在AD病理条件下仍保持稳定的表达与功能,是其作为递送靶点的关键优势。研究表明,在AD患者及转基因AD小鼠模型的脑微血管中,TfR1依赖性的内吞功能均未因Aβ和tau显著受损。另一方面,LRP1(Aβ外排通路)的表达会随年龄增长和AD的进展出现下调,GLUT1(主要葡萄糖转运体)在AD患者微血管中也持续减少,但TfR1的表达和转运功能在疾病进程中却能保持稳定[3],这使TfR1被视为AD药物跨BBB递送的可靠靶点。
基于TfR1在AD中作为稳定递送靶点的这一核心优势,研究人员已将该机制成功转化为临床候选药物,其中最具代表性的便是罗氏(Roche)开发的Trontinemab(RG6102)。其核心优势在于利用Brainshuttle™技术增强血脑屏障穿越效率,从而快速清除脑内Aβ斑块。2025年4月3日,罗氏宣布该药的Ib/IIa期研究取得积极结果:观察到剂量依赖性的快速淀粉样蛋白清除效应,并且其安全性和耐受性数据都较为优秀。
为助力相关药理药效临床前研究,南模生物自主构建了hTFR1/5xFAD小鼠模型,即在5xFAD背景上引入人源TFR1基因,使模型同时具备AD病理特征与人源靶点TFR1。该模型为跨血脑屏障药物研发提供了临床相关性更高的体内验证工具。

图2 hTFR1/5xFAD小鼠脑内Aβ病理变化。Aβ沉积呈现明显的年龄依赖性加重趋势,随月龄增加,斑块数量和密度逐渐上升。在早期(2月龄),6E10阳性信号主要分布于神经元胞体内,与细胞形态高度重合;自3月龄前后,信号逐渐向细胞外转移,4月龄及以后呈现典型的致密斑块状沉积。

图3 RG6102对hTFR1/5xFAD小鼠(雌性,给药时2月龄)筑巢行为的影响。与hTFR1/5xFAD(HO/WT)小鼠相比,hTFR1/5xFAD(HO/HE)小鼠的筑巢能力受损,筑巢评分显著降低。2 mpk(QW,12周)或10 mpk(Q2W,6周)剂量给予RG6102治疗可改善筑巢行为(*P<0.05;**P<0.01)。

图4 RG6102可以降低hTFR1/5xFAD小鼠(雌性,给药时2月龄)海马的Aβ沉积。以2 mpk(QW,12周)或10 mpk(Q2W,6周)剂量给予RG6102治疗后,hTFR1/5xFAD小鼠海马区域的6E10阳性信号显著减少,表明在上述给药方案下,Aβ的沉积显著降低(***P<0.001)。

图5 RG6102可以降低hTFR1/5xFAD小鼠(雌性,给药时2月龄)大脑皮层的Aβ沉积。以2 mpk(QW,12周)或10 mpk(Q2W,6周)剂量给予RG6102治疗后,hTFR1/5xFAD小鼠大脑皮层区域的6E10阳性信号显著减少,表明在上述给药方案下,Aβ的沉积显著降低(**P<0.01, ****P<0.0001)。

图6 RG6102对hTFR1/5xFAD小鼠(雌性,给药时2月龄)Aβ42/40比值的影响。与对照组相比,RG6102(10 mg/kg)给药后,hTFR1/5xFAD小鼠的血浆(A)和脑脊液(B)中Aβ42/40比值均升高,海马(C)和大脑皮层(D)中不溶性Aβ42/40比值亦升高;海马(E)中可溶性Aβ42/40比值呈下降趋势,而大脑皮层(F)中可溶性Aβ42/40比值未见显著变化(**P<0.01, ****P<0.0001)。

图7 RG6102可降低hTFR1/5xFAD小鼠(雄性,给药时9月龄)海马区Aβ的沉积。与对照组相比,RG6102给药后,hTFR1/5xFAD小鼠海马区的6E10阳性信号减少,提示小鼠的Aβ沉积水平有显著下降。

图8 RG6102可降低hTFR1/5xFAD小鼠(雄性,给药时9月龄)大脑皮层Aβ的沉积。与对照组相比,RG6102给药后,hTFR1/5xFAD小鼠大脑皮层的6E10阳性信号减少,提示小鼠的Aβ沉积水平有显著下降。
南模生物可提供多种AD相关小鼠模型,解决更多临床前研究需求。如您有相关药效服务或小鼠模型需求,欢迎拨打400-728-0660或者关注微信公众号点击在线咨询,我们的专业团队将竭诚为您服务!
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参考文献:
[1] Grimm HP, Schumacher V, Schäfer M, Imhof-Jung S, Freskgård PO, Brady K, Hofmann C, Rüger P, Schlothauer T, Göpfert U, Hartl M, Rottach S, Zwick A, Seger S, Neff R, Niewoehner J, Janssen N. Delivery of the Brainshuttle™ amyloid-beta antibody fusion trontinemab to non-human primate brain and projected efficacious dose regimens in humans. MAbs. 2023 Jan-Dec;15(1):2261509. doi: 10.1080/19420862.2023.2261509. Epub 2023 Oct 12. PMID: 37823690; PMCID: PMC10572082.
[2] Shen X, Li H, Zhang B, Li Y, Zhu Z. Targeting Transferrin Receptor 1 for Enhancing Drug Delivery Through the Blood-Brain Barrier for Alzheimer's Disease. Int J Mol Sci. 2025 Oct 8;26(19):9793. doi: 10.3390/ijms26199793. PMID: 41097058; PMCID: PMC12524413.
[3] Leclerc M, Tremblay C, Bourassa P, Schneider JA, Bennett DA, Calon F. Lower GLUT1 and unchanged MCT1 in Alzheimer's disease cerebrovasculature. J Cereb Blood Flow Metab. 2024 Aug;44(8):1417-1432. doi: 10.1177/0271678X241237484. Epub 2024 Mar 5. PMID: 38441044; PMCID: PMC11342728.
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