2016年1月25日,世界頂級學術期刊《自然》刊發了來自中國仇子龍團隊的一篇論文,論文介紹了一種轉基因猴子,它們體內的MeCP2基因過量表達,產生MeCP2基因重複綜合症的表現,並且將這種基因改變遺傳給它的下一代。這種轉基因猴子和它們的後代出現行為變化,大體上同人類的自閉症很類似:社會交往的減少、不斷的來回走動。這項研究發現顯示了利用遺傳工程改造非人類靈長類從而研究神經發育障礙的可行性。
自閉症譜系障礙研究中的一個主要挑戰是缺乏可以忠實地再現人類患者中發現的自閉症症狀的動物模型。雖然在齧齒類動物模型方面(小白鼠)已經有了很多進展,但是可以更好呈現這些複雜障礙的非人類靈長類動物模型一直沒有出現。
研究中使用的轉基因自閉症獼猴。(仇子龍供圖 來源:果殼網) 此次,來自中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所任研究員仇子龍和他的研究團隊開發了一種靈長類動物MeCP2基因重複綜合症的模型,MeCP2基因重複綜合症是一種兒童疾病,其核心症狀和自閉症譜系障礙一樣。研究團隊用基於反轉錄病毒慢病毒的轉基因方法,創造了8個在大腦中過度表達MeCP2基因的食蟹猴。這些轉基因猴子的認知功能大體是正常的,但是研究者從它們身上觀察到很多與焦慮相關的行為增加,而他們的社會互動減少。此外,研究者也顯示其中一只轉基因雄性食蟹猴可以通過生殖將改變的基因遺傳給下一代,並且這些下一代在進行成對測試時,也表現出社會互動的減少。
而針對此次仇子龍的研究,《自然》雜志舉辦了一次國際電話新聞發布會,在發布會上,來自世界各地的記者針對此次轉基因猴子的研究提出了諸多問題,記者節選了一些關鍵性的問題:
仇子龍研究員在實驗室。(仇子龍供圖 來源:果殼網)
1.為什么用猴子作為實驗對象不是非常用的小白鼠?
用猴子進行實驗主要是考慮到猴子不同於常見的小白鼠,它們具有可觀察到的社交活動,並能在行為上表現出很多與焦慮相關的行為,而這點用小白鼠進行研究並不能做到。無論是在基因上還是行為表現上,猴子要比小白鼠更加的“親人”,而這項研究的目的本質是要運用轉基因的方法探索治療人類自閉症的可能,那么用分屬靈長類的猴子更加合適。
2.猴子較小白鼠還有哪些優點?
自閉症本身就是一項精神類的疾病,在判斷疾病上首先就需要了解病人的行為。但是白鼠本身並不具備人類可以充分解讀的“表征”,用通俗一些的方法講就是一只小白鼠本身的情緒表達就不夠徹底,這是其一。
其二,小白鼠的基因組相對比較簡單,而猴子作為靈長類動物同人類有很大的相似性,在一些方面可以得到借鑒。以此次的研究來講,MeCP2基因的過量表達在猴子身上得到顯現:研究人員可以觀察到猴子表現出來的有關焦慮的行為,這種遺傳基因在下一代上也能觀察到,這就是其中一項具有價值的收獲。
3.用猴子進行研究較小白鼠有哪些困難?
首先是繁育周期上,猴子較實驗用小白鼠要長。一般的實驗用猴子繁育周期大約需要5年左右的時間,這較小白鼠2-3個月性成熟的周期要長很多,此次實驗選取了一種周期相對較短的食蟹猴,但是也需要2-3年的時間。
其次繁育時間的增加也直接導致研究成本的上升,繁育猴子提出的要求從各個方面講要比小白鼠多很多,這需要大量的人力物力。
此外,在行為觀察上,猴子的智力程度比小白鼠高,行為表現也比後者複雜。在觀察轉基因猴子的行為表現上花費了大量的時間,進行了諸多的實驗,才得到了論文中所述的結論。
4.MeCP2過量表達的猴子有哪些表現?
通過我們的觀察,首先轉基因猴子在認知上並沒有太大的差異,但是卻表現為不斷的重複這繞行的運動,類似人類的來回走動,應激反應也相對增加。而當我們將正常的猴子與轉基因猴子放置在用一個籠內,正常的猴子之間可以進行一定的社交活動,但是轉基因猴子在這類活動的表現上卻很少,將轉基因猴子放到一起時社交活動依然很少,這都是焦慮行為的一些表現。
除了此次MeCP2基因重複綜合症,轉基因猴子是否還可以進行諸如帕金森病等病症的研究?
目前所進行的一系列研究都是根植於MeCP2基因重複綜合症的,如帕金森病在基因層面的研究本身並不徹底,或者說並沒有確定哪個基因一定會導致家族性帕金森病的發生,但是轉基因猴子仍能為人類疾病的研究提供幫助。當然,我們仍可以在這些試驗用猴子身上進行其他疾病的研究,這也從一個側面將總成本降低。
5.目前研究所的規模如何?
目前在上海有30個研究室,已經具有一定的規模。在數量上,大約有200只雌性猴子,在進行繁育的時候可以得到一定的數量保證。當然,這得益於各方面的支持以及中國對於這方面疾病的重視。
6.目前研究進展到哪個階段?接下來將要進行哪些工作?
現階段我們仍在對轉基因猴子進行觀察,從而取得更多關於MeCP2基因重複綜合症的信息,在遵循國際規則的前提下進一步進行試驗,得到更有價值的結論。
一旦得到進一步的證據,我們將會在轉基因猴子身上進行藥物實驗,觀察一些藥物對於轉基因猴子的病症是否有效。不過就現階段而言仍處在“研究猴子”的進程中。
7.用轉基因猴子進行研究意義何在?
到目前為止得到的結論對於研究MeCP2基因重複綜合症、自閉症等疾病具有很強的借鑒意義。
我們運用轉基因的方法將MeCP2基因進行反轉錄,但並不是所有得到的轉基因猴子都有研究“希望出現”的行為表現,不過我們認為不論多少,這項研究本身都是值得的。目前中國MeCP2基因重複綜合症的案例雖然有,但是並不多見,世界范圍內的案例也不多,但運用可以控制飼養繁殖的猴子進行實驗,本身就更加的便捷。況且,隨著研究本身的深入進行可以為人類疾病的治療帶來參考,也為我們探索一些可能的治療方法提供了一道出口。
轉基因自閉症猴。(仇子龍供圖 來源:果殼網)
針對此次仇子龍、蒲慕明的研究,中國科學院遺傳研究所高級工程師薑韜表示,仇子龍團隊此次的研究成功地制造了轉基因猴子,這點首先應予以肯定。而另外一項重要的貢獻仍不能忽視,那就是此次研究首次表明MeCP2基因的過量表達導致了類似自閉症的譜系障礙,這為未來運用相關技術進行實際治療提供了幫助。
最後薑韜還提到,從此次的研究到最終實現治療的過程中還有兩個基礎:一個是徹底了解MeCP2基因的功能是什么?另外MeCP2突變和過量表達導致疾病的分子機制也需要弄清楚,“比如我們感冒常吃的對乙酰氨基酚,退燒效果很好。這個藥物的結構也非常簡單,但是迄今為止人們還是不清楚其退燒的分子機制。這說明了解病因距離能夠治療未必很近,但是起碼這次的研究為未來可能的治療方法打開了一扇門”。