Summary Alzheimer’s disease (AD) is a major cause of dementia, with the number of patients with this condition anticipated to exceed 50 million worldwide in the near future. Despite extensive research efforts, no effective measures are available to facilitate the prevention or treatment of AD, which is due in part to a lack of animal models able to closely replicate a human-like disease state. Here, we describe the generation of three mutant marmoset individuals in which exon 9 of PSEN1 gene product has been deleted ( PSEN1 -ΔE9). Such ΔE9 mutations have been reported to cause early on-set familial AD (references 1–5 ). We used Transcription Activator-Like Effector Nuclease (TALEN) to destroy the 3’ splice site of exon 9 in the marmoset PSEN1 gene. To this end, TALEN exhibits high genome-editing efficacy, generates few off-target effects, and produces minimal mosaicism. Indeed, whole genome sequencing and other analyses illustrated an absence of off-target effects and an apparent absence of mosaicism. Fibroblasts obtained from newborn marmosets exhibited uncleaved full-length presenilin 1 protein (PS1) caused by the perturbation of PS1 endoproteolysis as well as an increased ratio of Aβ 42 /Aβ 40 production, a signature of familial AD pathogenesis. To our knowledge, this is the first non-human primate model of familial AD. We intend to make our marmoset model available to the research community to facilitate the global fight against AD.

Abstract Assessment of social interactions and behavioral changes in nonhuman primates is useful for understanding brain function changes during life events and pathogenesis of neurological diseases. The common marmoset ( Callithrix jacchus ), that lives in a nuclear family like humans, is a useful model, but long-term automated behavioral observation of multiple animals has not been achieved. Here, we developed a Ful l M onitoring and A nimal Identification (FulMAI) system for long-term detection of three-dimensional (3D) trajectories of each individual in multiple marmosets under free-moving conditions by combining video tracking, Light Detection And Ranging, and deep learning. Using this system, identification of each animal was more than 97% accurate. Location preferences and inter-individual distance could be calculated, and deep learning could detect grooming behavior. The FulMAI system allows us to analyze the natural behavior of individuals in a family over their lifetime and understand how behavior changes due to life events together with other data.

Abstract Transgenic (Tg) nonhuman primates (NHPs) are excellent potential models due to their physiological similarities with humans. In NHPs, the lentiviral vector is the only available transgenesis method, but transgene sizes are limited. The piggyBac (PB) transposon system is a DNA element sandwiched between two terminal inverted repeats (TRs) that allows transposases to introduce larger genes than lentiviral vectors. However, embryos with integrated transgenes are difficult to distinguish using this system. To address this issue, we placed the Enhanced Green Fluorescent Protein (EGFP) gene inside the TRs and the humanized kusabira orange 1 (hKO1) fluorescent protein gene with the proteolysis-promoting sequence d2PEST outside the TRs to create an indicator for gene integration using fluorescent protein expression. In HEK293T cells, hKO1 and EGFP co-expression after transfection gradually changed to decay of hKO1 expression and enhancement of EGFP expression by transposase within five days. In mouse and marmoset embryos, hKO1 expression was attenuated, while only EGFP expression was observed at the blastocyst stage. All offspring obtained through embryo transfer of EGFP-expressing embryos were Tg; thus, we established a new PB system capable of determining Tg embryos and successfully produced Tg marmosets, for the first time, in NHPs.