《npj Parkinson's Disease》：Introducing PIGMO, a novel PIGmented MOuse model of Parkinson’s disease
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为解决帕金森病(PD)动物模型缺乏标准化、无法同时有效模拟运动表型和神经病理特征的问题，研究者利用一种能穿越血脑屏障的工程化腺相关病毒载体(AAV9-P31-hTyr)，全身递送人酪氨酸酶基因，建立了名为PIGMO的新型PD模型。该模型无需立体定位手术，即可诱导中脑黑质、腹侧被盖区等与PD病理相关区域的儿茶酚胺能神经元色素沉着，并产生路易体样胞浆内含物、进行性黑质纹状体退行性变及时间依赖性的PD运动表型，为临床前测试旨在减缓疾病进展的疗法提供了前所未有的可能性。
帕金森病(Parkinson's disease, PD)是一种常见的神经退行性疾病，其两大核心特征——运动功能障碍（如静止性震颤、运动迟缓）和特定的神经病理变化（如黑质多巴胺能神经元丧失、路易体形成）——长期以来是研究与治疗的焦点。然而，在探索疾病机制和测试潜在疗法的道路上，科学家们面临着一个关键瓶颈：缺乏能够同时、稳定地重现这两大特征的理想动物模型。传统的神经毒素模型虽能诱导快速神经元死亡和运动缺陷，但往往难以模拟出PD渐进性、病理特征明确的自然病程。近年来，利用病毒载体递送特定基因的遗传模型成为新趋势，但这些方法通常需要侵入性的脑部立体定位注射手术，技术复杂、可重复性存疑，且可能引入手术创伤带来的干扰。那么，能否开发一种更贴近临床实际、操作更简便且能系统性模拟PD多维特征的动物模型呢？
为了应对这一挑战，一项发表在《npj Parkinson's Disease》的研究带来了创新解决方案。研究人员将目光投向了腺相关病毒(Adeno-associated virus, AAV)载体，并对其进行工程化改造，旨在不通过开颅手术的情况下，实现对整个大脑特定神经回路进行精准“标记”和病理诱导。他们的核心策略是利用一种经过修饰的AAV9衣壳(AAV9-P31)，这种衣壳被设计成能够穿越血脑屏障(blood-brain barrier)，从而通过全身性给药（如静脉注射）即可将遗传物质递送到中枢神经系统。研究人员将编码人酪氨酸酶(human tyrosinase, hTyr)的基因装载到这种载体中，构建出AAV9-P31-hTyr。酪氨酸酶是黑色素生成的关键酶，其表达会导致细胞产生黑色素沉积，从而在宏观和微观层面实现可视化。研究人员设想，如果将该载体系统性地注射到小鼠体内，它可能会特异性感染与PD病理相关的儿茶酚胺能神经元（这类神经元利用多巴胺、去甲肾上腺素等作为神经递质），并因其表达酪氨酸酶而“着色”，从而创建一个直观可追踪的PD病理模型。他们将这个新模型命名为PIGMO (PIGmented MOuse model)。
研究者们通过静脉注射将AAV9-P31-hTyr递送至小鼠体内，并开展了一系列分析。首先，他们通过组织学方法观察病毒载体在脑内的分布和效应。
色素沉着发生在与PD相关的儿茶酚胺能中心
研究结果显示，病毒载体成功穿越血脑屏障，并导致了特定脑区的色素沉着。这些区域正是与帕金森病病理生理学息息相关的几个关键儿茶酚胺能神经核团：黑质致密部(substantia nigra pars compacta, SNc，是多巴胺能神经元的主要聚集区，在PD中受损最严重）、腹侧被盖区(ventral tegmental area, VTA，也与多巴胺能系统相关）以及蓝斑(locus coeruleus, LC，是脑中主要去甲肾上腺素能神经元的所在地）。这表明，该载体系统具有靶向PD相关神经回路的能力，且色素沉着为观察这些神经元的命运提供了直观的标记。
色素沉着的多巴胺能神经元表现出路易体样内含物
进一步在显微镜下的精细观察发现了更具病理意义的特征。在那些发生色素沉着的多巴胺能神经元内，研究人员观察到了细胞内出现异常的蛋白聚集物。这些聚集物在形态和免疫组织化学特征上，与帕金森病患者脑中的标志性病理结构——路易体(Lewy bodies)相似，被称为路易体样胞浆内包涵体(Lewy body-like intracytoplasmic inclusions)。这表明，该模型不仅实现了细胞标记，还成功诱导出了PD的核心细胞病理事件。
进行性黑质纹状体退行性变
帕金森病的核心功能障碍源于黑质多巴胺能神经元的丢失及其向纹状体投射纤维的退化。研究人员通过检测黑质致密部神经元数量和纹状体区域多巴胺能神经末梢的完整性（例如，通过酪氨酸羟化酶tyrosine hydroxylase, TH染色评估），证实了在PIGMO模型中存在时间依赖性的神经元丧失和神经末梢退化。这种退化是“进行性”的，意味着它随着时间的推移而逐渐加重，更好地模拟了人类PD的慢性病程，而非急性损伤。
时间依赖性的PD运动表型
一个动物模型能否真正用于治疗评估，关键之一在于它能否表现出可量化、与病理进程相关的行为缺陷。研究人员对PIGMO模型小鼠进行了一系列行为学测试，包括评估运动协调、自发活动等。结果发现，随着时间推移（例如在病毒注射后数周至数月），小鼠逐渐表现出运动功能的障碍，这些障碍与PD的运动症状（如运动迟缓、姿势不稳等）具有相似性，并且其严重程度与神经退行性变的进程相关。
综合以上结果，这项研究成功建立并初步表征了PIGMO模型。该模型的核心优势在于：第一，它通过全身性递送工程化病毒载体，避免了传统的、具有侵入性的立体定位脑部注射手术，极大简化了操作流程，提高了模型的可重复性和标准化潜力。第二，它在一个模型中整合了多个PD关键特征：靶向性的病理相关神经元标记（色素沉着）、核心细胞病理（路易体样包涵体形成）、进行性的神经退行性变（黑质纹状体通路损伤）以及时间依赖性的功能缺损（PD样运动表型）。这种多维度模拟使得PIGMO成为一个更全面、更贴近人类疾病复杂性的工具。
这项研究的结论强调了PIGMO模型在帕金森病研究领域的潜在变革性意义。它不仅仅是一个新的动物模型，更为临床前药物开发提供了一个强大的、标准化的测试平台。由于该模型能模拟疾病的渐进性发展，它特别适用于评估那些旨在“修饰疾病”（即延缓或阻止疾病进程，而不仅仅是缓解症状）的治疗策略的有效性。研究人员可以在疾病早期或不同阶段进行干预，并观察其对神经元存活、病理蛋白积累和运动功能的长远影响。此外，该模型也为深入理解PD的发病机制，特别是散发性PD中特定神经元易感性的问题，提供了新的研究窗口。总之，PIGMO模型的诞生，为攻克帕金森病这一难题，加速从基础研究到临床治疗的转化，开辟了前所未有的新途径。
