不簡單的克隆猴

張一鳴

2018年1月，當兩個萌萌的體細胞克隆猴寶寶“中中”和“華華”第一次在公眾面前亮相時，科研人員就曾預言，中國將率先建立起可有效模擬人類疾病的克隆猴模型，其既能滿足腦疾病和腦高級認知功能研究的迫切需要，又可廣泛應用于新藥研發。

僅僅在一年之后，這個預言便成為了現實。

2019年1月23日，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心研究團隊對外宣布，通過體細胞克隆技術，成功獲得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴。這是國際上首次成功構建的一批遺傳背景一致的生物節律紊亂的獼猴模型，它意味著克隆基因編輯猴技術由此從理論層面邁向了實踐層面，中國正式開啟了批量化、標準化創建疾病克隆猴模型的新時代。

節律研究的理想動物

雄雞報曉、蜘蛛半夜結網、向日葵在清晨開放……

從簡單的單細胞生物，到復雜的哺乳動物，自然界中大部分生物，都擁有按時間節奏調節自身活動的本領，即生物節律。

生物節律系統在維持機體內在的生理功能（如睡眠/覺醒系統、體溫、代謝和器官功能等）和適應環境的變化等方面扮演著重要角色。有關研究表明，生物節律紊亂與代謝綜合征、自身免疫、神經退行性疾病和癌癥等疾病密切相關。

然而，多數節律研究用的小鼠等動物，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，由此造成的結果是，藥物研發人員在小鼠模型上花費大量人力物力財力，篩選到的候選藥物用在病人身上，大都無效，或有不可接受的副作用。這極大地制約了生物節律紊亂機理研究和相關疾病治療手段的研發進程。

在此背景下，與人類最接近的非人靈長類動物，成為科學家們夢寐以求的實驗對象。

“獼猴除了具有晝行性這一特性，在腦結構和功能上與人類也高度相似，人們可以用它來研究腦疾病和高級認知功能。”中科院院士、中科院神經科學研究所所長、腦智卓越中心主任蒲慕明說。

據世界衛生組織調查，過去十多年，全球各類疾病給社會造成的負擔中，腦疾病占28%，已超過心血管疾病和腫瘤。

然而，時至今日，腦疾病的致病機理仍不清楚，尚缺乏特異的藥物靶點。而且，相關神經性藥物研發動輒需要十多年，耗資數十億美元，失敗率卻大于90%。

為何？常用藥物研發動物模型——小鼠，與人類相差甚遠，是個重要原因。

“小鼠的遺傳背景與人類相差較遠，在此基礎上研發的藥物，百分之九十以上對人類沒用。”蒲慕明解釋。

2018年，兩只名為“中中”和“華華”的克隆猴誕生。從此，拔根汗毛吹口氣就能變出一堆小猴子的神話變為了現實。

“按照傳統方法，培養一批可用于藥物研發的猴子常常需要花費五六年，體細胞克隆猴的實現，彌補了獼猴繁殖周期長、單胎數量少的不足，可以構建出足夠數目的具有統一遺傳背景的動物模型。”蒲慕明表示。

在科學家們看來，“中華”兩姐妹的橫空出世，標志著非人靈長類動物克隆時代的到來。

克隆猴的意義

“中中”“華華”的誕生，僅是萬里長征走完的第一步。

蒲慕明說，克隆猴的最大意義之一在于，可以由此批量制造經過基因編輯的猴子，從而為醫療界相關藥物研發提供更優質的疾病模型。

不過，“中中”和“華華”都是野生猴子，使用的細胞來自于流產猴胚胎，從應用價值上來說，其價值不如基因修飾的猴子那么大。

早在2015年底，神經所科研團隊就利用一種技術，敲除了生物節律核心基因，產生了一批缺失BMAL1的獼猴。

結果如何？這些猴子有沒有表現出預想的節律紊亂癥狀呢？答案是肯定的。

等到半年后小猴斷奶，研究人員從多個方面開始觀察敲除猴的生物節律。他們給猴子們佩戴了“小米手環”，以便隨時監測到它們的晝夜活動情況。研究人員發現，敲除猴不再按照24小時的周期活動，在夜間活動明顯增多。

這意味著什么？敲除猴出現了失眠的問題。

不僅如此，它們還有如下異常表現。比如，快速眼動睡眠（淺睡期）和慢波睡眠（熟睡期）明顯減少；幫助進入睡眠的褪黑素分泌較少；當保育員靠近敲除猴時，它們會雙手抱住頭部，蜷縮在角落里，不敢活動；如果將敲除猴放入一個新環境中，它們也不能很快地適應，不敢像正常猴那樣在環境中自由探索。

這僅僅是偶然嗎？研究人員又給猴子們做了一個經典的聽覺刺激實驗。

在給出的一連串規律的聲音中隨機插入特殊的聲音，記錄猴子聽到聲音時的腦電圖。研究人員發現，敲除猴大腦在識別和反應這些特殊事件的能力上不如正常猴，這與精神分裂患者的情況類似。而相關的實驗數據亦說明了同樣的問題。比如，研究人員發現與壓力應激相關的皮質醇含量，在敲除猴的血液中一直處于高水平。

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。血液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，這為模擬人的節律紊亂相關疾病邁出了關鍵的一步。

如此大費周章構建基因敲除猴為哪般？其實，研究者最期望的就是在這些猴身上找到類似節律紊亂患者的癥狀，而這才是非人靈長類動物較之小鼠等實驗動物的真正優勢。

[思維互聯網]

在專家們看來，該成果表明中國正式開啟了批量化、標準化創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、藥物研發等提供了新型高效的動物模型。該成果的應用有助于縮短藥物研發周期，提高藥物研發效率，這必將極大地促進生命科學和醫學的發展，加快中國新藥創制與研發的進程。（小好奇）