責編丨迦溆
節(jié)律紊亂克隆猴寶寶 (NSR期刊封面圖片) 。來源：中科院神經(jīng)所
自然界中大部分生物，從簡單的單細胞生物，到復雜的哺乳動物，都擁有按時間節(jié)奏調節(jié)自身活動的本領，稱之為生物節(jié)律（Biological Rhythm）。生物節(jié)律是生物體內在的時間控制系統(tǒng)，是生物體內多種生理學和生物化學過程波動的基礎。生物節(jié)律系統(tǒng)在維持機體內在的生理功能（如睡眠/覺醒系統(tǒng)、體溫、代謝和器官功能等）、適應環(huán)境的變化等方面扮演著重要角色。生物節(jié)律紊亂與睡眠障礙、神經(jīng)退行性疾病（如阿爾茨海默病）、精神類疾病（如抑郁癥）、糖尿病、腫瘤、以及心血管等疾病密切相關【1-3】。
小鼠和果蠅等傳統(tǒng)動物模型因其與人的晝夜活動周期、腦結構和代謝速率等存在明顯差異，極大地制約了生物節(jié)律紊亂機理研究和相關疾病治療手段的研發(fā)，而非人靈長類動物與人類最接近，是研究節(jié)律紊亂相關疾病機理和診治手段比較理想的動物模型，因此建立非人靈長類生物節(jié)律紊亂模型迫在眉睫。
節(jié)律紊亂克隆猴寶寶 。來源：中科院神經(jīng)所
中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心研究團隊以國家重大需求為導向，致力于節(jié)律紊亂等相關疾病非人靈長類動物模型的構建，在中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）“腦認知與類腦前沿研究”和上海市市級科技重大專項“全腦神經(jīng)聯(lián)接圖譜與克隆猴模型計劃”的大力支持下，經(jīng)過兩年多的努力，首次利用CRISPR/Cas基因編輯方法，敲除了體外受精的猴胚胎中的生物節(jié)律核心基因BMAL1（Brain and Muscle ARNT-Like 1，一種調控生物節(jié)律的重要轉錄因子，其分子伴侶是另一關鍵節(jié)律基因CLOCK，二者可形成異二聚體發(fā)揮作用【4】），產生了一批BMAL1缺失的獼猴，行為學分析表明這些獼猴具有晝夜活動紊亂、睡眠障礙、焦慮和精神分裂癥等表型，轉錄組數(shù)據(jù)分析也表明其與炎癥、睡眠障礙、抑郁等相關的基因表達水平顯著上調，為模擬人的節(jié)律紊亂相關疾病邁出了關鍵的一步。
然而通過基因敲除方法獲得的第一代模型猴個體間存在遺傳背景和基因編輯嵌合率差異，所獲得的5只BMAL1敲除猴表現(xiàn)出上述癥狀的嚴重程度不一致，因此不能作為理想的動物模型。為此，中心研究團隊在此基礎上，采集了一只睡眠紊亂癥狀最明顯的BMAL1敲除獼猴的體細胞，通過體細胞克隆技術（Cell發(fā)布中國克隆猴重大成果，季維智院士、高紹榮教授獨家點評），獲得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴（325個體細胞核移植胚胎移植到65個代孕猴體內，最終獲得5個與供體成纖維細胞核基因相同的BMAL1基因敲除的克隆猴，下圖），這是國際上首次成功構建一批遺傳背景一致的生物節(jié)律紊亂獼猴模型。
從BMAL1基因敲除猴中選取合適的成纖維細胞（圖上），然后通過核移植技術最終獲得五個BMAL1基因敲除克隆猴（圖下）。圖片引自NSR論文。
2019年1月24日（離去年發(fā)布體細胞克隆猴的時間整整一年。去年Cell論文在線時間是北京時間1月25日凌晨），上述成果在我國高水平綜合英文期刊《國家科學評論》（National Science Review, NSR）上分別以BMAL1 knockout macaque monkeys display reduced sleep and psychiatric disorders（BMAL1敲除獼猴表現(xiàn)出睡眠紊亂與精神相關異常）和Cloning of a gene-edited macaque monkey by somatic cell nuclear transfer（利用體細胞核移植技術克隆基因敲除猴模型）為題在線發(fā)表。
NSR論文封面。來源：中科院神經(jīng)所
節(jié)律紊亂克隆猴寶寶。來源：中科院神經(jīng)所
據(jù)悉，上述成果被國際同行評價為：“這項研究首次證實通過體細胞核移植技術可以克隆成年基因修飾猴。這為（在短期內）生產一批無嵌合體的基因修飾猴提供了一個完美的解決方案。這樣的克隆猴（模型）對人類疾病研究有重要價值……”；“這是一個新穎的模型，對疾病醫(yī)療手段研發(fā)極為有用……”；“利用（體細胞）克隆技術獲得遺傳背景一致的猴模型將會加速對疾病發(fā)病機理及治療靶點（篩查）的研究進程……”。
中科院神經(jīng)所非人靈長類研究平臺團隊合影 。來源：中科院神經(jīng)所
該成果表明，中國正式開啟了批量化、標準化創(chuàng)建疾病克隆猴模型的新時代，為腦認知功能研究、重大疾病早期診斷與干預、藥物研發(fā)等提供新型高效的動物模型；該成果的應用有助于縮短藥物研發(fā)周期，提高藥物研發(fā)成功率，必將極大地促進生命科學和醫(yī)學的發(fā)展，加快我國新藥創(chuàng)制與研發(fā)的進程。
據(jù)悉，在1月23日舉行的成果發(fā)布會上，蒲慕明院士代表中科院神經(jīng)所與中科院上海藥物所蔣華良院士已正式簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議（下圖）。
中科院神經(jīng)所與中科院上海藥物所簽署戰(zhàn)略協(xié)議。來源：中科院神經(jīng)所
