多达200只雌性猴子,8个致病基因在大脑过度表达的转基因猴子……来自上海仇子龙团队对转基因猴子的研究首次表明MeCP2基因的过量表达导致了类似自闭症的谱系障碍,也为人类自闭症等疾病的治疗开了一扇新的大门。
研究中使用的转基因自闭症猕猴。(仇子龙供图 来源:果壳网)
2016年1月25日,世界顶级学术期刊《自然》刊发了来自中国仇子龙团队的一篇论文,论文介绍了一种转基因猴子,它们体内的MeCP2基因过量表达,产生MeCP2基因重复综合症的表现,并且将这种基因改变遗传给它的下一代。这种转基因猴子和它们的后代出现行为变化,大体上同人类的自闭症很类似:社会交往的减少、不断的来回走动。这项研究发现显示了利用遗传工程改造非人类灵长类从而研究神经发育障碍的可行性。
自闭症谱系障碍研究中的一个主要挑战是缺乏可以忠实地再现人类患者中发现的自闭症症状的动物模型。虽然在啮齿类动物模型方面(小白鼠)已经有了很多进展,但是可以更好呈现这些复杂障碍的非人类灵长类动物模型一直没有出现。
仇子龙研究员在实验室。(仇子龙供图 来源:果壳网)
此次,来自中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所任研究员仇子龙和他的研究团队开发了一种灵长类动物MeCP2基因重复综合症的模型,MeCP2基因重复综合症是一种儿童疾病,其核心症状和自闭症谱系障碍一样。研究团队用基于反转录病毒慢病毒的转基因方法,创造了8个在大脑中过度表达MeCP2基因的食蟹猴。
这些转基因猴子的认知功能大体是正常的,但是研究者从它们身上观察到很多与焦虑相关的行为增加,而他们的社会互动减少。此外,研究者也显示其中一只转基因雄性食蟹猴可以通过生殖将改变的基因遗传给下一代,并且这些下一代在进行成对测试时,也表现出社会互动的减少。
而针对此次仇子龙的研究,《自然》杂志举办了一次国际电话新闻发布会,在发布会上,来自世界各地的记者针对此次转基因猴子的研究提出了诸多问题,记者节选了一些关键性的问题:
Q:为什么用猴子作为实验对象不是非常用的小白鼠?
A:用猴子进行实验主要是考虑到猴子不同于常见的小白鼠,它们具有可观察到的社交活动,并能在行为上表现出很多与焦虑相关的行为,而这点用小白鼠进行研究并不能做到。无论是在基因上还是行为表现上,猴子要比小白鼠更加的“亲人”,而这项研究的目的本质是要运用转基因的方法探索治疗人类自闭症的可能,那么用分属灵长类的猴子更加合适。
Q:猴子较小白鼠还有哪些优点?
A:自闭症本身就是一项精神类的疾病,在判断疾病上首先就需要了解病人的行为。但是白鼠本身并不具备人类可以充分解读的“表征”,用通俗一些的方法讲就是一只小白鼠本身的情绪表达就不够彻底,这是其一。
其二,小白鼠的基因组相对比较简单,而猴子作为灵长类动物同人类有很大的相似性,在一些方面可以得到借鉴。以此次的研究来讲,MeCP2基因的过量表达在猴子身上得到显现:研究人员可以观察到猴子表现出来的有关焦虑的行为,这种遗传基因在下一代上也能观察到,这就是其中一项具有价值的收获。
Q:用猴子进行研究较小白鼠有哪些困难?
A:首先是繁育周期上,猴子较实验用小白鼠要长。一般的实验用猴子繁育周期大约需要5年左右的时间,这较小白鼠2-3个月性成熟的周期要长很多,此次实验选取了一种周期相对较短的食蟹猴,但是也需要2-3年的时间。
其次繁育时间的增加也直接导致研究成本的上升,繁育猴子提出的要求从各个方面讲要比小白鼠多很多,这需要大量的人力物力。
此外,在行为观察上,猴子的智力程度比小白鼠高,行为表现也比后者复杂。在观察转基因猴子的行为表现上花费了大量的时间,进行了诸多的实验,才得到了论文中所述的结论。
Q:MeCP2过量表达的猴子有哪些表现?
A:通过我们的观察,首先转基因猴子在认知上并没有太大的差异,但是却表现为不断的重复这绕行的运动,类似人类的来回走动,应激反应也相对增加。而当我们将正常的猴子与转基因猴子放置在用一个笼内,正常的猴子之间可以进行一定的社交活动,但是转基因猴子在这类活动的表现上却很少,将转基因猴子放到一起时社交活动依然很少,这都是焦虑行为的一些表现。
Q:除了此次MeCP2基因重复综合症,转基因猴子是否还可以进行诸如帕金森病等病症的研究?
A:目前所进行的一系列研究都是根植于MeCP2基因重复综合症的,如帕金森病在基因层面的研究本身并不彻底,或者说并没有确定哪个基因一定会导致家族性帕金森病的发生,但是转基因猴子仍能为人类疾病的研究提供帮助。当然,我们仍可以在这些试验用猴子身上进行其他疾病的研究,这也从一个侧面将总成本降低。
Q:目前研究所的规模如何?
A:目前在上海有30个研究室,已经具有一定的规模。在数量上,大约有200只雌性猴子,在进行繁育的时候可以得到一定的数量保证。当然,这得益于各方面的支持以及中国对于这方面疾病的重视。
Q:目前研究进展到哪个阶段?接下来将要进行哪些工作?
A:现阶段我们仍在对转基因猴子进行观察,从而取得更多关于MeCP2基因重复综合症的信息,在遵循国际规则的前提下进一步进行试验,得到更有价值的结论。
一旦得到进一步的证据,我们将会在转基因猴子身上进行药物实验,观察一些药物对于转基因猴子的病症是否有效。不过就现阶段而言仍处在“研究猴子”的进程中。
Q:用转基因猴子进行研究意义何在?
A:到目前为止得到的结论对于研究MeCP2基因重复综合症、自闭症等疾病具有很强的借鉴意义。
我们运用转基因的方法将MeCP2基因进行反转录,但并不是所有得到的转基因猴子都有研究“希望出现”的行为表现,不过我们认为不论多少,这项研究本身都是值得的。
目前中国MeCP2基因重复综合症的案例虽然有,但是并不多见,世界范围内的案例也不多,但运用可以控制饲养繁殖的猴子进行实验,本身就更加的便捷。况且,随着研究本身的深入进行可以为人类疾病的治疗带来参考,也为我们探索一些可能的治疗方法提供了一道出口。
转基因自闭症猴。(仇子龙供图 来源:果壳网)
针对此次仇子龙、蒲慕明的研究,中国科学院遗传研究所高级工程师姜韬表示,仇子龙团队此次的研究成功地制造了转基因猴子,这点首先应予以肯定。而另外一项重要的贡献仍不能忽视,那就是此次研究首次表明MeCP2基因的过量表达导致了类似自闭症的谱系障碍,这为未来运用相关技术进行实际治疗提供了帮助。
最后姜韬还提到,从此次的研究到最终实现治疗的过程中还有两个基础:一个是彻底了解MeCP2基因的功能是什么?另外MeCP2突变和过量表达导致疾病的分子机制也需要弄清楚,“比如我们感冒常吃的对乙酰氨基酚,退烧效果很好。这个药物的结构也非常简单,但是迄今为止人们还是不清楚其退烧的分子机制。这说明了解病因距离能够治疗未必很近,但是起码这次的研究为未来可能的治疗方法打开了一扇门”。