世界首例神经疾病基因敲入猪在广东诞生

2018年03月30日16:05  来源:人民网
 

人民网北京3月30日电(赵竹青)在广州九龙镇有一座“猪宾馆”,生活着一群身娇肉贵的实验小猪——他们能精准地模拟人类的疾病。

记者从中国科学院获悉,我国科学家领衔的国际研究团队经过四年努力,首次利用基因“剪刀”(基因编辑技术CRISPR/Cas9)和体细胞核移植技术,精准地把人突变的亨廷顿基因“粘贴(敲入)”到猪的亨廷顿基因中,并成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈病基因敲入猪,精准地模拟出亨廷顿舞蹈病这一人类神经退行性疾病。

该项成果于北京时间3月30日在线发表在生物学顶尖学术期刊《细胞》上。该研究为开发治疗亨廷顿舞蹈病的新手段提供了稳定、可靠的动物模型,也为培育其它神经退行性疾病大动物模型提供了技术范本和理论依据。研究将推动我国发展出大动物疾病模型的医药研发产业链,也可用于干细胞治疗等手段的临床前评价,最终造福于人类。

中科院院士裴钢教授告诉记者,2008年,我国在制定发育与生殖研究国家重大科学研究计划"十二五"专项规划时,就前瞻性地布局了大型实验动物模型包括猪和猴的培育内容,并在后来的“干细胞国家重大科学研究计划”中持续加大经费投入。“我国在基因编辑猴和克隆猴的研究中相继取得突破性成果,这次我国科学家在猪的疾病模型研究中又取得重大进展,表明我国在大动物模型的研究中已走在世界前列,将极大地推动我国生物医药产业的创新发展。”

论文共同通讯作者为暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院李晓江教授、中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员、美国Emory大学李世华(Shihua Li)教授。

什么是亨廷顿舞蹈症

亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症等是当今社会严重威胁人类健康的神经退行性疾病。这些疾病伴随年龄渐长而产生、可遗传、呈渐进性发展,由于缺乏合适的动物模型进行药物筛选,目前尚无有效的治疗方法。

李晓江介绍,神经退行性疾病是致病蛋白变异后沉淀在神经细胞中,造成神经细胞功能紊乱,并引发神经细胞死亡,从而导致疾病发生。而亨廷顿舞蹈病是由单基因(HTT)突变导致的神经退性疾病。这是一个理想的疾病模式,可用于研究蛋白质错误折叠如何引起选择性的神经退性病变,是以后研究多基因突变病症的基础。

“夫妻档”科学家寻找“好搭档”

小鼠作为最常见的动物模型,已被广泛地用于研究人类疾病机理和寻找临床治疗方法。李晓江团队在研究中发现,许多有治疗效果的药物在小鼠模型中有效,在临床上对病人往往无效。

为了探索动物模型,李晓江开始把目光转移到大动物、非人灵长类动物身上。

早在2008年,“夫妻档”科学家李晓江、李世华在美国Emory大学合作者的支持下,通过将外源性的突变基因引入到猕猴的体内,成功地建立了世界首只转基因亨廷顿病猴模型。实验中的转基因猴子基本在出生后较短时间内死亡,同时无法传代。

与果蝇、线虫、小鼠等小型动物相比,猪被公认为是人类医学研究理想的大动物模型。作为华南地区重要的大动物疾病模型实验平台之一,赖良学团队先后建立了50余种在生物医药和农业领域具有重要价值的转基因和基因打靶克隆猪。

2010年,这对“夫妻档”找到了赖良学,一拍即合,他们合作建立了首例转基因亨廷顿病模型猪。

“基因魔剪”和克隆技术来帮忙

但是,与转基因亨廷顿病猴模型一样,猪模型也具有明显的表型特征,但不易存活,无法传代。这一问题,曾一度令他们感到非常困扰。

2013年,随着基因编辑技术(CRISPR/Cas9)被广泛应用于哺乳动物中,在国家科技计划、国家自然科学基金委、国家重大研究计划、广东省科技计划等的大力支持下,他们大胆尝试,李世华着手应用Cas9技术来建立亨廷顿基因敲入猪模型。

经过持续努力,他们成功了!其结果验证,该模型不但能够模拟亨廷顿病患者在大脑纹状体的神经元选择性死亡的典型病理特征,在行为上也表现出类似亨廷顿病“舞蹈样”的异常行为。难能可贵的是,这些病理及行为学表型都可以稳定地遗传给后代。

为人类试药 将造福人类

神经疾病基因敲入猪的成功,将推动我国发展出大动物疾病模型的医药研发产业链,促进针对阿尔茨海默病、帕金森症等神经退行性疾病,以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程。同时,该动物模型可用于干细胞治疗等手段的临床前评价,最终造福于人类。

从事多年研究亨廷顿病的权威专家、美国加州大学洛杉矶分校杨向东(X. William Yang)教授指出,亨廷顿舞蹈病基因敲入猪的建立是神经退行性疾病研究领域中一个里程碑式的发现,使科学家能更深入了解神经细胞死亡的机制及寻找有效的治疗方法。

(责编:冯粒、袁勃)

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