NR AUCB
AU Asano,M.; Mohri,S.; Ironside,J.W.; Ito,M.; Tamaoki,N.; Kitamoto,T.
TI vCJD prion acquires altered virulence through trans-species infection
QU Biochemical and Biophysical Research Communications 2006 Mar 31; 342(1): 293-9
PT journal article
AB Variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD) appears to be caused by infection with the bovine spongiform encephalopathy (BSE) agent. To date, all patients with vCJD are homozygous for methionine at codon 129 of the PrP gene. To investigate the relationship between polymorphism at codon 129 and susceptibility to BSE or vCJD prions, we performed splenic follicular dendritic cell assay with humanized knock-in mice through peripheral infection. All humanized knock-in mice showed little or no susceptibility to BSE prions. Only the subset of humanized knock-in mice with codon 129 Met/Met genotype showed weak susceptibility by Western blotting. Surprisingly, we succeeded in the transmission of vCJD prions to humanized knock-in mice not only with codon 129 Met/Met but also with codon 129 Met/Val. Humanized knock-in mice with codon 129 Val/Val were not susceptible. The results suggest that human heterozygotes at codon 129 are also at risk for secondary infection with vCJD.
IN
Während transgene Mäuse mehrere Kopien eines fremden Gens irgendwo im Genom besitzen, ist bei knock-in-Mäusen in allen Zellen zumindest die kodierende Region eines Gens durch die entsprechende Region dieses Gens einer anderen Spezies ersetzt. Dadurch erhält man nur eine Kopie in der richtigen genomischen Umgebung, sodass das Gen in jedem Gewebe zur richtigen Zeit in der richtigen Menge exprimiert wird.
Die Autoren erzeugten knock-in-Mäuse, die statt des Maus-Prionproteingens das des Menschen besitzen. Sie führten in ihre Mäuse sogar die beiden Allele des Prionproteingens ein, die im Codon 129 entweder Methionin oder Valin codieren. So konnten sie in "vermenschlichten" Mäusen Übertragungsexperimente mit Mäusen unternehmen, die an Position 129 des Prionproteins entweder homozygot Methionin (M/M) oder Valin (V/V) besaßen, oder aber heterozygot (M/V) waren. Den Nachweis erfolgreicher Übertragungen führten sie aber nicht wie üblich an Hirnmaterial, sondern immunhistochemisch und per Western blot an Milzgewebe von Mäusen, die bereits 75 Tage nach einer peritonealen Inokulation mit 50 µl 10%iger Hirnhomogenate getötet wurden. Mit dieser wenig sensitiven Methode gelang ihnen der Nachweis einer Übertragung von BSE auf vermenschlichte Mäuse in keinem einzigen Fall mittels Immunhistochemie und nur ganz schwach bei weniger als einem Drittel der Methionin-homozygoten Mäuse. Hingegen gelang auf diese Weise der Nachweis erfolgreicher peritonealer Übertragung von BSE auf Mäuse mit dem Rinder-Prionprotein in fast allen Empfängermäusen mit beiden Methoden. Die intraperitoneale Inokulation mit nvCJK-Hirnhomogenat führte bei mehr als der Hälfte der Methionin-homozygoten und der heterozygoten knock-in-Mäuse mit menschlichem Prionprotein mit beiden Methoden zu positiven Nachweisen. Der Nachweis einer erfolgreichen intraperitonealen Übertragung von BSE oder nvCJK gelang aber bei keiner einzigen Valin-homozygoten Empfängermaus. Insgesamt bestätigen diese Experimente die hohe Speziesbarriere von BSE-Übertragungen auf den Menschen und die Resistenzwirkung des Valins an Position 129 des Prionproteins. Da aber schon die BSE-Übertragung auf Methionin-homozygote Mäuse nur so gerade eben gelang, zeigt dieses Experiment aufgrund ungenügender Empfindlichkeit nicht, wie groß der Empfänglichkeitsabstand zwischen Methionin-Homozygoten, Heterozygoten und Valin-Homozygoten tatsächlich ist.
Bei den knock-in-Mäusen mit dem Rinder-Prionprotein ließen sich erfolgreiche intraperitoneale Übertragungen immunhistochemisch und per Western blot in der Milz nur dann nachweisen, wenn die Mäuse mit Hirnhomogenaten von nvCJK-Patienten inokuliert wurden. Mit Hinrhomogenaten von Patienten mit sCJK oder iatrogener CJK gelang es nicht.
Die Autoren erzeugten auch Knock-in-Mäuse mit einem Rinderprionproteingen sowie transgene Mäuse mit jeweils 4 oder 5 Kopien menschlicher Prionproteingene der Valinvariante sowie transgene Mäuse mit 2 Kopien des Rinderprionproteingens. Diese transgenen Mäuse exprimierten das Prionprotein in Mengen, die 1x, 1,3x bzw. 0,8x der Menge des Prionproteins in den Knock-in-Mäusen entsprachen. In den follikulär-dendritischen Zellen der Milz jedoch, exprimierten die transgenen Mäusen praktisch gar kein Prionprotein, während die knock-in-Mäuse in dieser Hinsicht normal funktionieren und das Prionprotein auch in diesen Zellen exprimierten.
MH Animals; Cattle; Creutzfeldt-Jakob Syndrome/genetics/*metabolism/*pathology; Disease Susceptibility; Humans; Mice; Mice, Transgenic; Prions/genetics/*pathogenicity/*physiology; Research Support, Non-U.S. Gov't; Species Specificity; Spleen/metabolism; Virulence; *Zoonoses
AD Division of CJD Science and Technology, Department of Prion Research, Center for Translational and Advanced Animal Research on Human Diseases, Tohoku University Graduate School of Medicine, 2-1 Seiryo, Aoba, Sendai 980-8575, Japan.
SP englisch
PO USA