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世界首批克隆疾病猴诞生

归档日期:04-20       文本归类:      文章编辑:爱尚语录

  中国科学院神经科学研究所非人灵长类研究平台,数只一模一样的猴宝宝住在孵育箱里,大多尚未断奶,而它们的坐高也比奶瓶高不了多少,稚态可掬。去年1月25日,我国科学家宣布了世界首例体细胞克隆猴“中中”“华华”的到来。昨天,还是在上海,他们如约带来了新的好消息——“中华”姐妹有了重要的小伙伴,5只生物节律紊乱体细胞克隆猴诞生。这些全球首批克隆疾病猴,是在过去半年里陆续来到这个世界的,猴宝宝即将共同迎来它们的第一个春天。而科学家们似乎也看到,克隆猴模型应用于生命科学研究的“春天”就在前方。

  自然界中的大部分生物,都拥有按时间节奏调节自身活动的本领,这被称为“生物节律”。“生物节律基因的缺失会导致衰老慢病的发生,例如BMAL1缺失造成早衰、Clock缺失造成糖尿病、Per2缺失则会形成肿瘤。”中科院神经科学研究所生物节律与衰老疾病研究组组长张洪钧研究员介绍。

  基础研究与转化干预,亟需好的生物模型。“传统模式的小鼠,作为与人类相反的夜行性动物,显然不是特别合适。小鼠可以做药物安全性和代谢的测试,但药效评估非猕猴不可。”中科院院士、神经科学研究所所长蒲慕明表示,“猕猴除了具有昼行性这一特性,在脑结构和功能上与人类高度相似,可以用来研究脑疾病和高级认知功能。”

  上海科学家团队经过两年多的努力,首次利用基因编辑技术,敲除了猴胚胎的生物节律核心基因BMAL1,在2016年获得了一批小猴。“我们发现BMAL1敲除猴并未按照24小时的周期活动,在夜间活动明显增多。”

  张洪钧展示了BMAL1敲除猴与正常猴对照的多组数据波形图。记者看到,正常猴的昼夜活动分布规律,而BMAL1敲除猴则波形“诡异”。“这些猕猴具有昼夜活动紊乱、睡眠障碍、焦虑和精神分裂等表型。”张洪钧介绍,“我们还测定了那些受节律调节的神经内分泌激素水平,发现帮助进入睡眠的褪黑素在BMAL1敲除猴中分泌较少。”

  搬到“新家”后,正常的猴子对新环境充满了好奇,听到脚步声,还会探出脑袋瞧个究竟。可BMAL1敲除猴却截然相反,一进“新家”马上蜷缩到角落里,一副“我想静静”的模样,就连保育员靠近喂食,都会躲远远。

  科研人员还给猴子们做了一个经典的听觉刺激实验。实验发现,BMAL1敲除猴大脑在识别和反应这些特殊事件的能力上不如正常猴,这与精神分裂患者的情况类似。

  “非人灵长类实验动物,曾在人类攻克传染病等各种疾病的征程中,发挥了重要作用。”一如往常,中科院神经科学研究所非人灵长类研究平台主任孙强研究员反复表达对实验动物的感激,“科学的发展需要非人灵长类模式动物。”

  然而,通过基因敲除方法获得的第一代5只模型猴并不能让科学家们满意——遗传背景和基因编辑嵌合率的差异,表现出的症状各有不同,它们还不是理想的动物模型。

  团队将目光瞄向了克隆猴——这项去年让全世界点赞的生命科学领域里程碑式突破。“成体细胞克隆能成功吗?效率如何?”“基因编辑过的细胞能否被克隆?”问号接二连三。“如能攻克,就可弥补猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足,并构建出足够数目的、具有统一遗传背景的动物模型。”孙强表示。

  在此前一系列的研究基础上,孙强团队采集了一只一岁半、睡眠紊乱最明显的BMAL1敲除猴A6的体细胞。显微镜下,如今已是中科院神经科学研究所灵长类生殖工程研究组组长的刘真研究员手持细针,穿过直径仅数十微米的体细胞。和一年多前相比,刘真显得更熟练,也更从容。“克隆‘中华’姐妹时,用的是母猴流产的胚胎细胞,这次我们使用的是成年体细胞。”

  通过体细胞克隆技术,团队获得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴——这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。“去年7月12日,第一只猴宝宝诞生,重248克。而在9月28日至10月12日期间,我们又迎来了四只天秤座猴宝宝。这五只小猴的细胞核基因型与核供体细胞完全一致,并且它们的任何基因都与代孕妈妈无关。”刘真介绍,“第一只出生的猴子已经断奶,也出现了BMAL1基因缺失的相关症状。我们会在它10个月左右开展相关性实验分析。”最后一只出生的小猴感染了肺炎不幸夭折,这在冬季出生的野生型猴中也较为常见。

  由中国科学家成功构建的国际上首批生物节律紊乱猴及其克隆后代,填补了生物节律紊乱研究高等动物模型的空白,夯实了我国科学家在非人灵长类研究领域的领跑地位,意味着我国正式开启了批量化、标准化创建疾病克隆猴模型的新时代。

  “脑疾病模型克隆猴未来将用于解析重大脑疾病机制,确立脑重大疾病预警、早期诊断各种指标,并研发脑疾病干预、治疗与康复的新方法。”蒲慕明院士表示,“野生型猴自然繁殖比较慢,而克隆猴一年内就可以构建。这一成果也有助于节省实验动物用量、准确判断药效,可望有力推动我国新药创制与研发。”

  去年,“中中”“华华”诞生时,蒲慕明说“我们的‘领跑’优势是1年”,这次呢?“虽然国外也有团队开始了克隆技术的攻坚,但我可以肯定地说,我们的领先优势扩大了!”蒲先生很是自豪。

  今天凌晨,这一成果在我国顶级综合英文期刊《国家科学评论》上在线发表。“《国家科学评论》由中科院主办,编委则由190位国内外知名科学家组成,其中还包括多位诺奖得主。”蒲慕明介绍。自2014年创刊以来,《国家科学评论》全方位、多角度反映国内外自然科学重要研究进展,尤其是中国有代表性的研究突破,影响因子不断提升。2017年在全球综合类期刊中排名第六,而2018年的即时排名预计可攀升至第三。“中国的原创技术当然应该首发在中国人自己的期刊上。”蒲慕明的话掷地有声。

  “我们正在开展脑认知工具猴的制备,带有神经退行性疾病、精神分裂、孤独症等致病基因的克隆猴的研发。不久后,免疫缺陷猴模型、慢病猴模型、肿瘤猴模型、内分泌紊乱猴模型以及肥胖和糖尿病猴模型也将陆续诞生。”蒲慕明如是勾勒模型猴研发的未来蓝图,“或许明年,大家又可以收到体细胞克隆技术效率提升的好消息了!”

  昨天在松江区G60脑智科创基地举行的生物节律紊乱体细胞克隆猴模型成果新闻发布会上还传出另一个好消息——中科院神经科学研究所与中科院上海药物研究所签署战略合作协议。

  在战略合作框架下,双方将以国家需求为导向,创建非人灵长类动物药物筛选疾病模型,建立高效的筛选机制,挖掘和验证药物新靶点;基于疾病机制,开发原创新药。同时,双方还将在平台共建和人才培养上开展合作。“中科院神经所和上海药物所作为各自领域的优势机构,具有极强的互补性。瞄准新药研究,双方的合作有望产出重大创新成果。”上海药物所所长蒋华良院士表示,“我们将推进神经精神疾病领域的新药研发。”

  G60脑智科创基地建设也正稳步推进,有望在两年内完工。据悉,中科院神经所将在半年内,先把实验猴迁入松江临时基地。未来的G60脑智科创基地,不仅将是猴子们的“花果山”,也是研究脑科学的“前沿阵地”,将包括脑疾病治疗手段研发中心、脑疾病疗效评价中心和新药检测与分析中心。“世界首例体细胞克隆猴‘中中’和‘华华’也会回到松江,目前她们都很健康活泼。”孙强介绍。

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