為人類自閉症“取經”的猴子們

2017-04-02 | 來源: tangbocau博客 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

　　2016年猴年春節前夕，大家對六小齡童扮演的孫悟空能否出現在央視春晚上，充滿期待。在華人世界裡，《西游記》中的孫悟空無疑是最受歡迎的神話形象，因為孫悟空神通廣大，一路護送唐僧西天取經，上天入地，降妖除魔，完成了一個個凡人所不可能完成的使命。而今，科學家們悉心培育出一批具有“特異功能”的轉基因猴，肩負特殊使命，希望為飽受遺傳缺陷之苦的人類，探尋自閉症等遺傳病致病機理，最終取得治療這些疾病的“真經”。

　　練就綠色熒光的“基本功”

　　生病對於人類來說，既是難以避免的，又是非常痛苦的，而有些疾病則由某些遺傳突變引起的，有點父母會將這種痛苦傳遞到下一代，影響整個家庭，甚至波及到全家族，這正是遺傳病的可怕之處。人類遺傳病分為單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體遺傳病等三大類，其中比較常見的遺傳病包括紅綠色盲、血友病、白化病和多指症等。

　　近年來，人類遺傳病發病率呈上升趨勢，被發現的遺傳病種類也在不斷增加。據世界衛生組織預測，僅單基因突變引起的人類遺傳病就多達上萬種，但是大多數遺傳病的致病機理仍不清楚，更缺乏有效的治療手段。

　　由於人類遺傳病多為基因突變引起的，通過轉基因技術，將動物某些基因進行人工突變，培育出能模擬人類遺傳病症狀的轉基因動物，被認為是研究人類遺傳病致病機理的有效途徑。由於制作成本較低，技術相對成熟，轉基因小鼠已發展成為最常見的人類疾病動物模型，但是其在遺傳特性、生理結構、症狀表現等方面均與人類存在較大的差異。

　　作為遺傳特性、生理結構等方面人類最為接近的動物，猴子已在生命科學研究、新藥篩選、人類疾病機理研究等方面作出巨大貢獻，甚至像孫悟空一樣，搭乘宇宙飛船上天，為人類在太空中探路。在研究人類遺傳病的道路上，人類自然不會忘了猴“表親”。

　　與太空探險一樣，美國人在轉基因猴研究上也在領跑世界。2001年1月，美國《科學》雜志公布了一項重要消息，世界上第一只轉基因猴降生於美國俄勒岡健康科學大學。與這只轉基因獼猴一同降生的還有它的兩個兄弟，但只有這只轉基因公猴渾身能發著綠色熒光，被科學家們取名為“安迪”（ANDi）。當然，安迪並非有什麼特異功能，而是被美國科學家在胚胎期轉入大名鼎鼎的綠色熒光蛋白基因，在紫外線照射下，身體各個組織器官均能發綠色熒光。安迪的出生，標志著人類已經掌握了轉基因猴的制作技術，下一步就可以研發真正的人類遺傳病轉基因猴模型了。

　　美國科學家采用一種叫慢病毒載體轉染的方法，將綠色熒光蛋白基因轉入獼猴早期胚胎，這種慢病毒載體保留了水包性口炎病毒侵入宿主細胞核的功能，可以攜帶外源基因整合到宿主基因組中，但不具有病毒的致病性和傳染性。

　　安迪誕生後，激起了其他國家科學家研究轉基因猴的熱情。2009年5月，日本科學家在英國《自然》雜志上宣布，日本第一批轉基因熒光猴也誕生了，而且其發光的“特異功能”還能遺傳給後代。中國科學也不甘示弱，2010年10月，美國《國家科學院院刊》（PNAS）宣布中國兩只能發出綠色熒光的轉基因獼猴出生，是中國科學院昆明動物研究所季維智研究員等研究小組共同培育的。中日兩國科學家在轉基因猴上先後取得成功，人類疾病轉基因猴模型研究的國際競爭序幕剛剛拉開，好戲還在後頭。

　　美國猴患上“亨廷頓舞蹈症”

　　當然，美國、日本和中國等國科學家培育轉基因熒光猴，不是為了好玩，而是為研制人類遺傳疾病模型做好技術准備。

　　其實，早在日本和中國掌握轉基因猴制作技術之前，培育世界上第一只轉基因猴的美國科學家Anthony·Chan博士研究團隊，已於2008年前培育出國際上首批人類疾病模型轉基因猴。

　　這次，他們針對的是一種叫亨廷頓氏病（Huntington'sdisease）的神經退行性遺傳缺陷，早期症狀主要表現為輕微的運動障礙和認知退化，患者後期則表現出不可控制的劇烈顫搐，並能發展成癡呆，生活完全不能自理。該病一般在35-50歲之間發病，患者遭受10-20年病痛折磨後死亡。亨廷頓氏病主要發生在歐美國家，如美國現有約3萬人表現出該病症狀，約有15萬人受到其潛在威脅，該病在亞洲和非洲則較為少見。

　　對亨廷頓氏病的認識始於歐洲中世紀，最初，人們根據該病的主要症狀取名為“舞蹈症”，“遺傳性舞蹈症”等，但直到1872年，年輕的美國醫生喬治·亨廷頓首次全面描述了該病，正式取名為“亨廷頓氏病”。

　　又過了120多年，經過幾代人的不懈努力，最終發現了引起亨廷頓氏病的是一個位於人類4號染色體短臂的“亨廷頓”基因發生突變，其第一個外顯子中有一些三聯核苷酸（CAG）重復，正常人群的CAG重復少於26個，自己和後代都不會得病，當某個人的CAG重復數為27-35個時，自己不得病，後代有較小的概率患病，但重復數等於或大於36個時，自身則會表現出症狀，而且後代有50%的概率患病。亨廷頓基因突變後，其編碼的蛋白質含有過多的谷氨酸，被稱為“變體亨廷頓蛋白”，引起大腦紋狀體和皮質區域的神經退行性變，是引發亨廷頓氏病的重要原因之一，但是其中機理還沒有完全闡述清晰，而且更重要的是，迄今為止還沒有找到針對該病較為有效的藥物和治療方法。

比爾·蓋茨自曝童年患自閉症談到特朗普與馬斯克

抓19歲男孩生殖器拖拽前行紐約自閉症中心曝虐待

32歲辭職賣房,我帶自閉症孩子回了東北農村

　　早在1996年，科學家們就培育出轉基因小鼠，希望藉此研究亨廷頓氏病的致病機理，找到治療亨廷頓氏病的藥物。經過近20年的發展，世界各國科學家已建立了數百個亨廷頓轉基因小鼠模型，但是轉基因小鼠無法呈現出亨廷頓氏病的大多數症狀，因此在該病機理研究和藥物篩選上成效甚微。

　　為此，美國科學家Anthony·Chan博士在完成世界第一只轉基因熒光猴之後不久，即開始了亨廷頓氏病轉基因猴模型的研究，經過兩年多的努力，於2008年6月在《自然》雜志上公布了他們研究團隊的最新成果。該團隊采用與世界第一只轉基因猴基本相同的技術路線，將含84個CAG重復的人類亨廷頓基因和綠色熒光蛋白基因一起，顯微注射到獼猴卵母細胞，再進行精子注射受精，獲得轉基因受精卵，將轉基因胚胎移植到代孕母猴體內，最終獲得了5只轉基因猴。

　　這5只轉基因猴攜帶了含不同CAG重復數的人類亨廷頓基因，有著不同的表現和命運。其中一只轉基因猴出生2天後，就表型出肌無力障礙和舞蹈症，可惜只存活了1個月，另一只轉基因猴CAG重復數為84個，出生1周後卻表現出較溫和的運動障礙，還有一只轉基因猴CAG重復數為29個，各方面表型均屬於正常；其它兩只轉基因猴因嚴重的呼吸困難，僅存活了1天。

　　Anthony·Chan博士等人後來又培育了三只新的亨廷頓氏病轉基因猴，對這些轉基因猴從嬰兒期到成年期進行了超過4年的長期觀察，發現這些轉基因猴的腦部紋狀體神經元出現減少，這是與人類亨廷頓氏病證吻合的現象，表明Anthony·Chan博士團隊所培育的轉基因猴，可以作為亨廷頓氏病動物模型開展後續研究。

　　中國轉基因猴爭當世界“猴王”

　　雖然美國科學家培育出了國際上首批人類遺傳病轉基因猴模型，但是由於采用的是慢病毒轉染方法，只能將外源基因隨機整合到猴細胞核內，而且病毒載體會隨機進行復制，導致外源基因轉入位置和數量不可控，所獲得的轉基因猴也無法完全表現出相關疾病的症狀，因此需要更准確的、更高效的基因操作方法，而中國科學家似乎領先了一步。

　　2014年2月，國際著名學術雜志《細胞》（Cell）宣布，世界首例靶向基因編輯猴在中國昆明出生，這是來自雲南中科靈長類生物醫學重點實驗室季維智研究員、南京醫科大學沙家豪教授和南京大學黃行許教授團隊共同合作的重大成果。

　　研究人員采用最先進的基因編輯技術——CRISPR/Cas9技術，可以像在Word上編輯文字一樣，對目標基因片段進行精確地剪切，這種操作精度甚至可以精確到DNA的最小組成單位——單鹼基對，還可以進行多個基因的同時編輯，基因敲除效率遠遠高於其它方法。研究人員首先對猴的單細胞受精卵注射一種設計好的特殊RNA，通過這種RNA引導DNA切割酶Cas9，對與新陳代謝調控和免疫系統疾病相關的兩個基因進行同時破壞，最終獲得了兩只基因敲除小猴，表明CRISPR/Cas9技術可以用於生產基因編輯猴，從而為研制更好的人類疾病模型奠定了重要基礎。

　　在培育CRISPR/Cas9基因編輯猴的之前，季維智研究團隊已與中國科學院遺傳與發育生物學研究所李曉江研究員課題組合作，利用慢病毒轉染方法，獲得了6只轉有變異型α-突觸核蛋白基因的轉基因獼猴。而α-突觸核蛋白基因是遺傳性帕金森病的關鍵基因之一，α-突觸核蛋白的有兩個氨基酸如果發生突變，就會引發帕金森病症狀。

　　這也是世界上首批轉基因帕金森病猴，其中第一只轉基因帕金森病猴從兩歲半開始，表現出認知障礙、精細動作不協調以及焦慮抑郁症狀，這些症狀與帕金森病人的早期臨床表現非常吻合，表明這些轉基因帕金森病猴可以作為動物模型，用於開展帕金森病的早期發病機理研究及早期幹預治療研究。

　　與此同時，中國的另一個研究團隊，也在積極培育人類遺傳病轉基因猴模型。2016年1月25日，《自然》雜志報告說，中國科學院上海生命科學研究院仇子龍研究組與神經所蘇州非人靈長類研究平台孫強團隊合作，培育出世界首例“自閉症”轉基因猴。這又是一個中國科學家在國際頂級學術期刊發表的重大原創性成果，正好為猴年春節獻上一份創新大禮。

　　自閉症是一類多發於青少年的精神疾病，患者症狀包括社交障礙、重復性刻板動作、焦慮、抑郁等，目前尚無有效的藥物治療方法。研究發現，一個名叫甲基化CpG島結合蛋白2（MeCP2）的基因與自閉症發生有密切關系，如果該基因發生突變或缺失喪失功能，患者會表現出類自閉症的一些症狀，而但該基因出現過量表達時，則會表現出嚴重的自閉症症狀。

　　研究人員通過慢病毒轉染方法，將MeCP2基因與綠色熒光蛋白基因連接後，轉入到獼猴卵母細胞中，人工授精後將受精卵移植到代孕母猴體內，最終培育出8只轉基因猴，這些轉基因猴均含有多個拷貝的MeCP2基因，表現出重復行為、焦慮以及社交障礙等典型的自閉症患者症狀。研究人員通過人工授精的方法繁殖出第二代轉基因猴，也能表現出自閉症症狀。

　　當然，培育出能表現亨廷頓氏病、帕金森病和自閉症等人類遺傳病症狀的轉基因猴模型，只是萬裡長征的第一步，要徹底理清楚這些遺傳病的致病機制，最終找到治療這些遺傳病的藥物和方法，還有很長的路要走。不過這些轉基因猴已經上路，相信它們一定會幫助人類取得治療遺傳病的“真經”。