“中华”克隆猴领跑世界,率先以猕猴作为实验动物模型

2018-07-01 00:00来源:新浪新闻网址:http://news.sina.com.cn/o/2018-01-25/doc-ifyqyqni2865142.shtml浏览数:347 

“孙悟空拔一把毫毛,变出数百个猴子”,《西游记》描述的神奇场景早已深入人心,五百多年后,神话终于变成了现实。

1月25日,生物学顶尖学术期刊《细胞》(Cell)以封面文章在线宣布世界上首个体细胞克隆猴的诞生。这也是从1996年第一只克隆羊“多利”(Dolly)体细胞克隆成功后,与人类相近的灵长类动物(猕猴)的体细胞克隆的难题首次得到解决。

2017年11月27日,体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所(上海)(下称“中科院神经所”)、脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生;12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。如果一切顺利,第三个体细胞克隆猴“梦梦”将在本月底出生。

“没有克隆猴,就很难建立模拟人类疾病的动物模型。”中科院院长白春礼对媒体表示,“体细胞克隆猴的成功,将推动我国率先发展出基于非人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链,加速针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程。”

从“多利羊”到“中华猴”

从第一只克隆羊到第一只克隆猴,历时20余年。许多哺乳类动物的体细胞克隆也相继成功,各国科学家先后克隆出牛、鼠、猪、猫、狗等多种动物,但对猴子一直无能为力。甚至有人公开在权威学术期刊上发表文章,否定了克隆猴的可行性。

2003年,《科学》曾发表美国匹兹堡大学医学院研究人员的一篇论文,论文称,用现有技术克隆灵长类动物“是行不通的”。克隆猴的实验最接近成功的一次发生在2010年。美国俄勒冈灵长类研究中心的著名科学家米塔利波夫率领团队成功移植了克隆猴胚胎,但胚胎发育至81天,以流产告终。

学界质疑克隆猴的可行性,主要由于其技术上面临的难点。克隆猴的三大技术难点分别是:细胞核不易识别,“去核”难度大;卵细胞容易提前激活,导致克隆程序无法正常启动;体细胞克隆胚胎的发育效率低,往往胎死腹中。

所谓体细胞克隆,就是一种将体细胞培养后注入去除遗传物质的卵子,通过人工方式激活后再送入母体发育成个体的过程。体细胞克隆猴,就是利用猴的体细胞,复制出相同个体的过程。

体细胞与胚胎细胞相比,后者虽然具有发育全能性即“一个受精卵可以变成一个个体”,但数量有限。而体细胞可以在体外培养,一旦技术成熟,可以生出无限个克隆猴。

中科院神经所研究员孙强率领以博士后刘真为主的团队,经过5年的不懈努力,成功地突破了这个困扰生物学前沿多年的难题。刘真甚至练出了一手绝活,能够在10秒以内从卵母细胞中取出细胞核,然后将体细胞注入去核卵母细胞。

刘真博士借助显微设备对卵母细胞进行“去核”操作

他们注意到,克隆胚胎发育较差,“囊胚发育率”和“囊胚优质率”均较低。这也是美国俄勒冈灵长类研究中心、新加坡国立大学、日本志贺医科大学等科研团队在培育体细胞克隆猴时未能翻过的“坎”。5年中,他们无数次品尝失败的滋味,幸运的是他们最终选定了两个激活条件,特别是在阅读大量文献以后把一种酶注入克隆胚胎,2016年奇迹般地将囊胚发育率从13%提升到45%,囊胚优质率从0跃升到29%。

孙强对第一财经记者表示:“这意味着中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型。利用克隆技术,未来可培育大批遗传背景相同的模型猴。这既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要,又可广泛应用于新药测试。”

中科院神经所发表声明称:“这一成功标志着中国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代,这一突破也实现了领跑、弯道超车、三个面向(面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场)的目标,进一步巩固了中国科学家在我国即将启动的灵长类全脑介观神经联接图谱国际大科学计划中的主导地位。”

据第一财经记者了解,克隆猴所采用的猴子是“食蟹猴”,属于猕猴的一种,一年发情多次。两只遗传基因一模一样的克隆猴虽然个头差了一些,但是长得十分相似。它们和婴儿一样喝奶粉、垫纸尿裤、玩毛绒玩具。长到6个月之后,“中中”和“华华”将被送到猴群之中,方便研究人员观察其在群体生活中的状况。

护士给克隆猴喂奶

对脑疾病研究意义重大

中科院生物化学与细胞生物研究所研究员李劲松对第一财经记者表示:“这是动物克隆领域的重大突破。主要受益于克隆猴研究多年的积累,当然也借鉴了此前在小鼠克隆技术方面的大量经验。”

传统医药实验大量采用小鼠,很大程度上是因为鼠类可通过快速近亲繁殖,培育出大量非常相似的小鼠。但由于小鼠和人类相差太远,针对小鼠研发的药物在人体检测时大多无效或有副作用。

由于脑疾病研究长期无法取得进展,已经有多家制药巨头关停了针对阿尔茨海默综合征的研究,最新宣布关停的是美国辉瑞制药。过去15年,阿尔茨海默综合征药物的试验中,99%以失败告终。

孙强称,克隆猴技术突破之后,首要的工作是通过提升克隆猴的成功率,构建出一大批具有完全相同遗传基因的猴群。疾病由哪个基因控制?在猕猴身上有哪些表象行为?对比这些猴群就能够进行准确分析。

中科院神经所孙强研究员(左)和刘真博士

据介绍,制作脑科学研究和人类疾病动物模型的关键技术,是使用体细胞在体外有效地做基因编辑,准确地筛选基因型相同的体细胞,然后用核移植方法产生基因型完全相同的大批胚胎,用母猴载体怀孕出生一批基因编辑和遗传背景相同的猴群。

更重要的意义是,这将直接面向国家重大需求,脑疾病模型猴的制作将为脑疾病的机理研究、干预、诊治带来光明前景。

中科院生物物理研究所研究员、中科院脑科学与智能技术卓越中心成员王晓群对第一财经记者表示:“体细胞核移植技术20多年前就已经开始,但当时还没有发达的表观遗传检测技术,这次克隆猴的成功是基于表观遗传以及DNA甲基化等技术高度发展的技术背景以及扎实的核移植技术,对未来研究意义非常重大,非常值得庆贺。”

王晓群和李劲松都对第一财经称,克隆猴之所以能在中国取得成功,与过去多年来中国以及中科院神经所在克隆猴方面的投入密不可分。此外,中国在胚胎切割技术及核移植技术等方面都处于全球领先水平。

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中科院神经所所长蒲慕明去年下半年曾对第一财经记者称,中国脑计划项目拟于2017年年底正式启动。在克隆猴论文发表后,蒲慕明表示:“这是‘全脑介观神经联接图谱’国际大科学计划的关键技术。我国目前在该领域处于国际领跑地位,将进一步使我国成为世界脑科学人才的汇聚高地。”

此前,中国在灵长类动物的实验方面就已经取得了一系列卓越的成果。2016年1月26日,一项由中科院神经所研究员仇子龙完成的“猴子研究”登上了国际顶尖学术期刊《自然》(Nature)。科学家在食蟹猴中转入了人源基因MeCP2,这种“转基因猴”通过建立自闭症猴子的模型,来研究复杂的神经系统疾病。

仇子龙在论文发表后曾表示,尽管也可以用大鼠和小鼠模拟一部分自闭症的表型,但鼠的大脑还是和人类的大脑相差太远,尤其是针对复杂的社交行为,用小鼠实验模拟出的结果就不那么令人信服。而灵长类动物模型得出的结果相比小鼠模型就往前推进了一大步。


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