非人灵长类动物脑衰老分子机制的研究

One of important pathologic features in the aged brain is the impairment of removing misfolded proteins and their accumulation the brain in an age-dependent manner. Thus, studies of the mechanism underlying age-dependent accumulation of misfolded proteins in the brain will provide important mechanistic insight. Non-human primates are closer to humans in the brain development and aging process than small animals. We will use mass spectrometry and RNA seq to investigate aging-related molecular changes in the brain striatum of cynomolgus monkeys at different ages (2 、8 、and 15 years). Based on these studies and our previous findings, we will select important candidates to alter their expression in the striatum of monkeys at different ages using stereotaxic injection of AAV vectors in order to up- or down-regulate their expression in the striatum. We will then examine the effects of the altered gene expression on the accumulation and toxicity of TDP-43, which can cause neurodegeneration in an age-dependent manner. These studies will investigate how aging promotes the accumulation of misfolded proteins in non-human primates and help identifypotential therapeutic strategies to slow down the brain aging process.

大脑衰老可影响清除错误折叠蛋白的能力而造成错误折叠蛋白累积在中枢神经系统。 因此，检测大脑清除错误折叠蛋白的能力及研究老龄化如何影响这一功能可以帮助我们揭示大脑衰老的机制。尽管小动物模型在研究衰老机制中广泛运用提供了非常重要的信息，然而脑组织衰老的发生及其相关的机制在小动物与灵长类之间差别甚大。非人灵长类动物是最接近于人类的模式动物，更能模拟人脑衰老的变化及揭示与衰老有关的病理变化与机理。为探究大脑衰老机制, 我们将聚焦衰老如何影响食蟹猴脑对错误折叠蛋白的清除。本项目拟对不同年龄组（2岁、8岁、15岁）的食蟹猴的脑组织（纹状体）进行转录组、蛋白质组学分析。根据这些分析及我们以前的发现而筛选出与随年龄变化显著、且与衰老及清除错误折叠蛋白相关的重要基因。通过注射病毒载体至猴脑组织（纹状体）改变重要基因的水平来研究对脑组织衰老与错误折叠蛋白累积的影响及作用，以期找到能有效防治大脑衰老的关键基因。

大脑衰老可影响清除错误折叠蛋白的能力而造成错误折叠蛋白累积在中枢神经系统。 因此，检测大脑清除错误折叠蛋白的能力及研究老龄化如何影响这一功能可以帮助我们揭示大脑衰老的机制。尽管小动物模型在研究衰老机制中广泛运用提供了非常重要的信息，然而脑组织衰老的发生及其相关的机制在小动物与灵长类之间差别甚大。非人灵长类动物是最接近于人类的模式动物，更能模拟人脑衰老的变化及揭示与衰老有关的病理变化与机理。为探究大脑衰老机制, 我们将聚焦衰老如何影响食蟹猴脑对错误折叠蛋白的清除。我们发现caspase-4对调控非人灵长类动物TDP-43细胞质定位具有特异性、关键性作用。caspase-4与内质网（ER）结合并能被激活内质网应激作用，而且证明Caspase-4与TDP-43的定位相关。Caspase-4可以特异性的在猴脑中表达，且随着突变的TDP-43的表达而上调。因此通过调控Caspase-4的表达可影响TDP-43蛋白聚集的定位，是一个十分重要的衰老相关的靶点。同时我们建立了与衰老相关的世界首例亨廷顿基因敲入猪模型。首次将人的htt基因精确插入的猪的基因组中，并成功实现了稳定传代，可更精准的模拟病人。这些均为大脑衰老的机制及药物筛选研究奠定基础。