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优质动物模型将可大量复制
来源:     时间 : 2018-04-16

??克隆技术近期持续升温。今年年初,我国科学家先后完成世界首例体细胞克隆猴、世界首例基因敲除体细胞克隆狗。最近《细胞》又在线发表了我国科学家联合国际团队完成的首例亨廷顿舞蹈病基因敲入猪。随着基因编辑和克隆技术越来越多地携手,短时间内可复制大量具有相同遗传背景的动物模型,为开发人类疾病新的治疗手段和药物提供了便利。

??加速动物模型精准复制

??亨廷顿舞蹈病、阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症等,都是因为蛋白质错误折叠导致神经细胞死亡而发病。这些疾病可遗传且会随患者年龄增大而加速进展。由于缺乏合适的动物模型进行药物筛选,目前尚无有效治疗方法。

??最近,中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学团队利用基因“剪刀”,把人突变的亨廷顿基因“粘贴”到猪的亨廷顿基因中,从而使猪患上亨廷顿舞蹈病。

??“亨廷顿舞蹈病患者最典型病理特征是大脑中特异神经元的选择性死亡。这次完成的小猪模型不仅具有这个特征而且能表现出类似‘舞蹈样’的异常行为。更重要的是,这些病理特征及异常行为都可以稳定地遗传给后代,为临床研究提供了可靠的动物模型,也为制备其他神经退行性疾病大动物模型提供了技术范本和理论依据。”赖良学介绍。

??今年年初,赖良学团队还与其他机构合作,将CRISPR/Cas9与体细胞核移植技术相结合,构建出世界首个基因敲除体细胞克隆狗模型“苹果”,在6个月内获得3只与父亲“苹果”具有相同遗传信息的动脉粥样硬化模型狗。

??研究团队首先通过Cas9受精卵胞质注射技术获得基因编辑的“苹果”(公犬)和“葫芦”(母犬)。但这种方式不能使“葫芦”出现移码突变,不是稳定的实验模型且无法有效“复制”。随后,研究者通过体细胞克隆技术解决这一问题,他们从ApoE基因敲除犬“苹果”的耳部皮肤成纤维细胞作为核移植供体细胞进行体细胞克隆,移植代孕受体4只,其中2只成功怀孕并分娩产下3只幼犬,从而获得可开展医学研究的模型。

??“过去的狗模型主要用于药物安全性检测,有了基因编辑克隆技术后,就可以获得各种疾病模型犬,对药物的有效性进行检测。”赖良学团队研究人员王晓民介绍,“下一步我们将在体外对犬体细胞进行编辑,筛选符合预期的基因型再进行体细胞克隆。这一技术的突破将在基因敲除、基因敲入、转基因等方面实现更大的应用价值”。

??我国在该领域表现不俗

??2017年年底,中国科学院神经科学研究所孙强研究员团队成功培育出世界上首个体细胞克隆猴“中中”“华华”。中国科学院院长、党组书记白春礼指出,这标志着中国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明院士介绍,该成果预示着我国也可以建成世界非人灵长类动物模型的主要研发基地和产业链。

??中科院院士裴钢表示,“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,这次又在猪的疾病模型研究中取得重大进展,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”。美国加州大学洛杉矶分校杨向东教授指出,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的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。

??赖良学表示,这一领域目前需要攻关的问题还有核移植后体细胞的融合、体细胞体外编辑后直接进行核移植研究、体细胞克隆效率低等。

??为多种疾病诊疗带来希望

??孙强介绍,体细胞克隆猴成果受益最大的将是脑疾病领域。由于小鼠跟人相差太远,通过小鼠模型筛选出来的药物,在人体试验的时候大多没有效果或有副作用。灵长类动物跟人类最为接近,通过体细胞克隆技术在短时间内拥有一批遗传基因完全一样的猴群构建动物模型,有望获得比其它动物模型效果更好的疗法和药物。

??“由于与人类在营养代谢、生理解剖等方面有很多相似点,狗有几百种遗传疾病与人类的遗传疾病相似,且在核酸序列的保守性方面比小鼠更接近人,是非常理想和成熟的实验动物,在毒理学、药理药效学研究中运用很普遍。”王晓民特别指出,在治疗帕金森症、自闭症、糖尿病等方面,也可以建立狗疾病模型,以推动新药研制。且相比猪、猴子等动物,狗更温驯配合度高。

??王晓民还介绍,猪的器官大小、形状及生理特点等方面与人的器官非常相似,是理想的异体器官移植供体。体细胞克隆猪的成功,有望解决异体器官移植免疫排斥的问题,从而使得异体器官移植成为可能。同时,体细胞克隆猪作为大动物模型,在药物研究、疾病机制等基础医学方面具有广泛的应用前景。

??记者了解到,对克隆技术保持乐观但谨慎的态度目前是学界的主流观点。也有专家呼吁,灵长类动物有感情,应逐渐让灵长类动物退出研究,如研究必须使用灵长类动物而无其他替代,应进行充分科学的伦理评估,包括饲养、管理和研究的各个环节。