一种筛选修复脑神经元退化药物的果蝇疾病模型及其构建方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种筛选修复脑神经元退化药物的果蝇疾病模型及其构建方法与应用。本发明专利技术的技术方案为：一种筛选修复脑神经元退化药物的果蝇模型，该模型的脑区神经元过量表达人Ａβ　　４２淀粉样蛋白，具有人Ａβ　　４２淀粉样蛋白介导神经毒性导致的神经元退化。所述果蝇模型是将雌性ｅｌａｖ－Ｇａｌ４处女蝇与雄性ＵＡＳ－Ａβ　　４２转基因果蝇进行杂交得到的子Ｉ代果蝇。用转基因果蝇模型来研究人脑疾病和开发有效药物有其它系统不可比拟的优势。利用本发明专利技术的模型及方法，使快捷地对大量化合物和中草药进行筛选得以实现，并可以据此开发出修复脑神经元退化的高效药物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种筛选药物的模型及其构建方法与应用，特别涉及一种筛选修复脑神经元退化药物的果蝇疾病模型及其构建方法与应用。
技术介绍
神经退行性脑疾病是以脑中枢系统发生退化性改变为基础的重大脑疾病。随着社会人口老龄化的发展，已成为影响人类健康的重要疾病之一。老年痴呆症(Alzheimer’sdisease，AD)是一种神经元退化的疾病。症状是随着年龄的增长，患者失去学习和记忆的能力，因而失去生活自理能力。这种神经性功能失调可以是先天遗传的，也可以是后天诱发的。到目前为止，没有任何理想的有效药物问世。由于发病率高，在美国及其它发达国家用于照顾老年痴呆病患者的医疗费用是最大的一笔医药保健开销。同样，对已进入或即将进入老年社会的国家也将是一个严重的社会和经济问题。AD的一个突出特征是老年斑。老年斑(senile plagues，SP)是变性的神经元和胶质细胞的细胞外病灶。在每平方厘米的细胞组织中有接近四百万老年斑，每个老年斑的直径都在10-20μm之间，合起来占大脑容积的70％。SP的核心是淀粉样蛋白(Amyloid-β peptide，Aβ42或Aβ40)沉积。Aβ淀粉样蛋白为40-42的氨基酸残基组成的序列，由淀粉样前体蛋白(Amyloid precursor protein，APP)加工生成。加工过程涉及到三个水解酶，即α-水解酶，β-水解酶或γ-水解酶。其中β-水解酶在Aβ多肽结构域的氨基末端切割APP，从而生成一个更短的羧基末端片段。α-水解酶通过在Aβ多肽结构域的中部切割生成一个更短的羧基末端片段，从而减少了Aβ多肽的生成量。这两个羧基末端的片段是γ-水解酶的作用底物，切割前者生成Aβ多肽，切割后者生成P3。在细胞里面发生的一系列事件包括新合成的APP从高尔基体经过小泡到达分泌细胞表面，在细胞表面α-水解酶切割APP生成可溶性的APP，在细胞表面的成熟的APP也可以以内吞形式进入内涵体和溶酶体，在β-水解酶和γ-水解酶的作用下生成Aβ多肽，很快生成的Aβ多肽就分泌到细胞外液里，Aβ能够在突触前膜和突触后膜的信号位点调节胆碱能神经元功能和增加的乙酰胆碱介导的信号识别作用，能够降低APP的水平，增加sAPP的生成，sAPP具有调节NGF(nervous growth factor，NFT)受体对NGF的信号识别等作用。APP可以调节APP基因编码的合成。γ-水解酶可能是由两个PS基因(presenilin-1和preseilin-2，PS1和PS2)编码合成的。APP基因突变位点位于或接近于切割APP的三种水解酶的识别位点。AD相关的APP基因突变增加了β-水解酶和γ-水解酶的水解酶活性，前者的活性增加促进了Aβ40和Aβ42成比例的增加，后者的活性增加促进了Aβ42生成与分泌。这些突变的组织学效应是Aβ42沉积的形成，从而导致老年斑的增加。目前认为PS1的作用可能是调节γ-水解酶活性，也可能是调节膜蛋白(例如APP和Notch受体)从内质网到其他细胞部位的运输。PS1(和PS2)的突变结果是增加了γ-水解酶活性或者减少了APP的通过高尔基体运输到细胞表面，从而使APP滞留在内质网和高尔基体中，同时可能伴随着APP基因的突变，增加Aβ42的数量及其沉积。在老年性痴呆病等病理下或衰老条件下出现APP的过表达，APP加工异常导致Aβ的生成和分泌异常增加，细胞表面成熟APP的异常增加以及Aβ对乙酰胆碱信号通路的过于干扰等。上述Aβ代谢的生理过程每个环节的失调都可能导致疾病的发生。现在我们知道老年性痴呆病，以及其他早发性的痴呆病与衰老的病理变化相同。对老年性痴呆病的分子机理以及防治措施的研究不但可以减少AD的患者数量，在延迟衰老方面也具有应用价值，开发出AD治疗药物和延衰药物。到目前为止，诸如AD等神经退行性疾病发生的确切分子机制仍然不清楚，相应的诊断和防治都比较困难。原因之一是人类神经退行性疾病的病因十分复杂；原因之二是因为对疾病患者和脊椎动物模型如鼠模型的遗传分析较为困难。目前，对AD的研究和药物研发策略分别在生化模型、细胞模型和转基因动物模型上进行。用转基因鼠模型，虽然在进化地位上与人的亲缘关系较近，但却存在生命周期长、成本代价昂贵，最致命的缺陷是与年龄相关的神经元退化现象不明显，因此作为进行人脑疾病研究和药物筛选具有一定的缺陷性。通过荧光共振能量转移技术，在生化水平上进行体外实验来找到抑制Aβ蛋白沉积的药物分子，然而这样所识别的候选药物在人体中的可溶性和稳定性都存在问题，因此这种在试管中对靶目标有作用效果的药物在临床上往往是无效的。果蝇具有遗传学和发育学的巨大优势，基因背景清晰，生命周期短，每代只需10天左右，因此药物筛选工作相对其它动物模型而言具有快捷、准确、经济、显著缩短实验时间的优越性。大量的实验证实，从果蝇，小鼠到人，在进化上具有严格的保守性。加之果蝇基因组计划的完成也进一步推动了果蝇疾病模型的研究进展。通过在果蝇基因组中进行人类疾病基因的同源检索，结果发现287个人类疾病基因中大约178个基因在果蝇中是保守的，约占62％。进一步的归类工作发现保守基因较多的基因种类为癌基因(65个基因中占47个，约为72％)和神经性疾病基因(59个基因占38个，约为64％)。由于与人类疾病基因发生有关的疾病基因，尤其是癌基因和神经性疾病基因在果蝇基因组中普遍存在保守基因，使我们利用果蝇模型不但可以分析人疾病基因的功能、疾病发生的细胞分子机制，同时利用果蝇生物学上的优势有利于我们探讨人类单基因异常表达(如超表达)和单基因突变所导致的组织学病变的细胞分子机制。此外，果蝇遗传操作(如突变或转基因)和转基因表达(如热休克或UAS-Gal4系统)也相对较为方便。通过将果蝇体内的同源基因进行突变，或者将人的疾病基因转入到果蝇体内，并使其表达，就可以在果蝇模型上塑造诸如老年痴呆病等神经退行性疾病，再现人脑疾病关键的病理特征。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种筛选修复脑神经元退化药物的果蝇疾病模型。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种筛选修复脑神经元退化药物的果蝇模型，该模型的脑区神经元过量表达人Aβ42淀粉样蛋白，具有人Aβ42淀粉样蛋白介导神经毒性导致的神经元退化。所述果蝇模型是将雌性elav-Gal4处女蝇与雄性UAS-Aβ42转基因果蝇进行杂交得到的子工代果蝇。该果蝇模型的基因型为elav-Gal4/+；UAS-Aβ42/+。所述UAS-Aβ42转基因果蝇是将5’端具有来自酵母上游激活序列(Upstream activatingsequence，UAS)的人Aβ42基因，整合到果蝇染色体基因组中得到的。本专利技术的第二个目的是提供一种构建筛选修复脑神经元退化药物的果蝇疾病模型的方法。一种构建筛选修复脑神经元退化药物的果蝇疾病模型的方法，是将雌性elav-Gal4的处女蝇与雄性UAS-Aβ42转基因果蝇进行杂交，得到的子I代果蝇过量表达人Aβ42蛋白，为筛选修复脑神经元退化药物的果蝇疾病模型。所述UAS-Aβ42转基因果蝇是将5’端具有来自酵母上游激活序列(Upstreamactivating sequence，UAS)的人Aβ42基因，整合到果蝇染色体基因组中得到的。所述果蝇疾病模型的对照果蝇为el本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种筛选修复脑神经元退化药物的果蝇模型，其特征在于：该模型的脑区神经元过量表达人Ａβ４２淀粉样蛋白，具有人Ａβ４２淀粉样蛋白介导神经毒性导致的神经元退化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢佐平，钟毅，陈健，
申请(专利权)人：清华大学，北京卓凯生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]