编者按:
众所周知,生物的节律与基因密切相关,中国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑的方法,成功构建了敲除BMAL1基因的小猴模型,标志着利用基因编辑的手段进行非人灵长类的研究向前迈进一大步。
-全文共1583字,欣赏时间大约4分钟-
知识点
了解一下将更有助于阅读哟~
CRISPR/Cas9基因编辑的方法
Cas9是一种核酸酶,它使用CRISPR序列作为指导来识别和切割DNA的特定链,这种基因治疗法能够通过DNA剪切技术治疗多种疾病。该技术具有非常精准、廉价、易于使用等特点。
基因(BMAL1)
其主要负责生成昼夜节律。BMAL1也被确定为易患高血压,糖尿病和肥胖症的候选基因。
基因(SHANK3)
该基因的突变与自闭症谱系障碍有关。这种基因在22q13.3常常缺失,但并非在所有病例中都存在。大约2%的自闭症患者在SHANK3中携带突变。
在今年早些时候发表在《国家科学评论》(NSR - National Science Review) 上的新研究中,来自中国科学院神经科学研究所非人灵长类研究平台的孙强领导的团队使用CRISPR/Cas9技术敲除了BMAL1这个基因,随后将胚胎转移到代孕的小猴身上,生产出8只小猴,其中一只代号A6的小猕猴,一出生就表现出了“与众不同”的一面,不仅在夜间表现得异常的活跃,而且它也非常的焦虑和恐惧。具有BMAL1所特有的表型,研究人员从小猕猴身上取出细胞核,制造出了325个这样的胚胎,并植入到了65只代孕猴体内,最后生育出5只与小猕猴一模一样的克隆猕猴。
Photography By 文汇报
想到那么多可爱的小猕猴,排排站在你面前,你是否会觉得比星迈君从前实验用的小白鼠要有趣的多?其实这里面的门门道道确实深得很,这时怕有些同学要问,那这次为什么不以小鼠为研究模式呢?
首先,我们的研究者主要研究“节律紊乱”(Circadian Disruption)对人体的影响,小鼠作为与人类生物节律相反的夜行性动物显然不是特别合适。
其次,小猴脑结构和功能上与人类高度相似,可以用来研究脑疾病和高级认知功能。
再次,猴子在重复人类行为和检验药物治疗这些行为方面确实优于白鼠。
Photography By 文汇报
这项研究中,研究人员做过不少有趣的实验,其中包括非常经典的听觉刺激实验,在给出的一连串规律的声音中随机插入特殊的声音,记录猴子听到声音时的脑电,发现小猕猴大脑在识别和反应这些特殊事件的能力上不如对照猴,这与精神分裂患者的情况类似。而当有人靠近小猕猴时,它也会双手抱住头部,蜷缩在角落里,不敢活动,表现的非常的焦躁。
这些反应在灵长类身上非常明显。
可是小猴的生长发育缓慢这一难题也着实让科研工作者们头疼不已,同样是一批是来自中国的研究团体也克服重重阻碍,又一次走在了世界前列。
在2018年末,一篇题为《CRISPR/Cas9-mediated disruption of SHANK3 in monkey leads to drug-treatable autism-like symptoms》研究自闭症基因SHANK3的文章发表在人类分子遗传学杂志( Human Molecular Genetics)上,文章描述一只SHANK3突变的猴子3岁的时候(人类的童年水平),经常在笼子里盘旋,而不与其他猴子互动,不禁让人联想到自闭症的特征,就仿佛自闭症患者对社交不感兴趣以及刻板地重复行为。
在实验阶段,研究人员记录着小猕猴的一举一动,比如,突变猴在18个月大之前并不会发出叫声,而另外三只实验对照猴在出生后就会立即发声。又比如,突变猴爬上笼子的墙壁,越过屋顶,一遍又一遍重复相似的行为。而实验对照猴却不会这么做,这些行让我们又一次联想到了自闭症谱系障碍的特征——语言发育迟缓,行为刻板重复。
事实证明对于科学研究来讲,非人灵长类的小猴作为研究模型对小白鼠来说,确实价值更大一些。
众所周知,美国疾病控制与预防中心(CDC)去年发布的美国自闭症谱系障碍患病率为1/59,这一数据引发的“恐慌”,让人心有余悸。星迈君认为,虽然近几年我们对于自闭症的认识不断加深,但市面上却缺乏有效的药物来治疗这一疾病。
而这次克隆猴的研究也在一定程度上打开了一个新的思路,是否可以在非人灵长类上进行更深层次的研究,将神经科学,基因组学,免疫组学…联合起来,这样做不仅可以为自闭症谱系障碍的治疗提供解决方案,打下稳固可靠的理论基础,又可与临床医学相结合为自闭患者提供更精准有效的康复治疗铺设道路。
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文献来源:
https://www.spectrumnews.org/news/toolbox/mutant-monkey-clones-aid-study-autism/
https://www.spectrumnews.org/news/monkey-mutation-top-autism-gene-shows-social-problems/
https://en.wikipedia.org/wiki/ARNTL
https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR
https://academic.oup.com/nsr/article/6/1/87/5290357
https://academic.oup.com/hmg/article-lookup/doi/10.1093/hmg/ddy367
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1623522186032668056&wfr=spider&for=pc
END
作者: MARISSA FESSENDEN
翻译:David
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