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非人灵长类研究发现人类大脑进化幼态持续现象的分子机制

非人灵长类研究发现人类大脑进化幼态持续现象的分子机制 蓝岛生物
2019-04-25
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导读:研究显示了转基因猴模型对研究人类起源以及人类特有脑疾病(如老年痴呆等)的重要价值。

幼态持续(neoteny)是人类进化中发生的独特现象。与我们的近亲非人灵长类相比,人类的发育速度变慢,发育过程延缓。人类的幼态持续在进化上的重要性在于为大脑发育和神经网络的可塑性提供了更长的时间窗口,是人类智力形成的关键因素。然而,我们对人类幼态持续的遗传基础尚不清楚。

近期,国内宿兵研究组在国际上首次构建了携带人类基因(MCPH1)拷贝的转基因恒河猴模型,成功获得了8个F0代和3个F1代转基因猴。他们通过核磁共振脑影像分析对大脑发育进行了跟踪,发现转基因猴存在明显的神经细胞与神经网络成熟延迟的现象进一步的脑组织学与转录组学的分析表明,转基因猴众多与神经元分化与成熟相关基因的表达受到了抑制,其表达峰值明显延后,这可能是导致转基因猴大脑发育延缓的分子基础尤为重要的是,他们对转基因猴的认知能力进行了检测,发现与野生型对照猴相比转基因猴的工作记忆能力明显提高,说明大脑发育的延缓对转基因猴的智力提升可能是有益的,类似于人类大脑发育的幼态持续现象。


该项研究成果是首次利用非人灵长类转基因模型研究人类特异的遗传变异对人类智力起源的贡献及其分子机制,显示了转基因猴模型对研究人类起源以及人类特有脑疾病(如老年痴呆等)的重要价值研究结果在国际知名刊物National Science Review 发表。

Figure 1. Brain developmental tracking of the TG monkeys via structural MRI. (A)Left panel: the ultrasound image showing the twin monkeys (TG_01 and TG_02) at 58days of gestation; Right panel: the newborn twin TG monkeys: TG_01 (male, left) andTG_02 (female, right). (B) Left panel: Genomic distribution of the huMCPH1transgene copies in the TG monkeys. The transgene insertion sites (dots) are randomlydistributed on the chromosomes (outermost circle). Right panel: Bar plot of thehuMCPH1 copy numbers in the TG monkeys. (C) Left panel: the time points(log10(age-days)) of MRI scans of the 5 TG and 6 WT monkeys, with the first scan atabout 2 months after birth and the last scan at 2-3 years old. Right panel: the schematicmap of brain regions. (D) The change of relative brain volume (measured by the totalbrain volume divided by body weight) during development. (E) The change of cortexthickness during development. (F) The change of cortex gray matter volume and ratioduring brain development. (G) The change of cortex white matter volume and ratioduring brain development. Group effect P value was calculated based on LMM (linearmixed model), and P<0.05 was taken as statistically significant. The dashed verticallines indicate the peaks of cortex gray matter volumes or ratios.


前期研究工作文献:

1. Wang YQ, Su B*. 2004 Molecular evolution of microcephalin, a gene determining human brain size. Human Molecular Genetics 13:1131-1137.

2.  Shi L, Li M, Lin Q, Su B* 2013 Functional divergence of the brain-size regulating gene MCPH1 during primate evolution and the origin of humans. BMC Biology 11: 62.


文章链接

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwz043/5420749


关于天蓝生物


广州天蓝生物科技有限公司是一个专注非人灵长类动物实验及药物筛选的生物医药技术平台,主要业务包括非人灵长类实验动物繁育及销售人类重大疾病模型创制药效/药代及毒理实验新药研发协助与投资医药产业园等领域


其中,蓝岛生物成立于1980年,由原中科院下属华南濒危动物研究所灵长类研究开发中心改制成立,拥有38年临床前科研经验,是国内最早从事灵长类实验动物繁育及研究的专业机构之一,也是国内领先的人类复杂疾病实验猴模型研发制作中心,先后被评为:“高新技术企业”“广东省灵长类实验动物工程技术研究中心”“广东省灵长类实验动物重点科研基地”等。


2011年,公司成为国内华南区域首批获得AAALAC(囯际实验动物饲养评估及认证协会)认证的企业。近年来,公司还先后承担国家、省、市科技计划项目数十项,包括国家十二五“新药创制”重大专项:“人类重大疾病灵长类动物模型资源平台的建设”、国家科技部支撑计划项目:“灵长类动物人类重大疾病模型的研究与示范”等数十项科研项目。


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蓝岛生物
成立于1980年,是国内最早从事灵长类实验动物繁育及研究的专业机构之一、国内领先的人类复杂疾病实验猴模型研发制作中心,是华南区域首批获得AAALAC认证的企业,先后承担国家十二五“新药创制”重大专项、国家科技部支撑计划等项目。
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蓝岛生物 成立于1980年,是国内最早从事灵长类实验动物繁育及研究的专业机构之一、国内领先的人类复杂疾病实验猴模型研发制作中心,是华南区域首批获得AAALAC认证的企业,先后承担国家十二五“新药创制”重大专项、国家科技部支撑计划等项目。
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