世界各地对解开阿尔茨海默氏症(Alzheimer 's disease)等复杂人类疾病的机制感兴趣的研究人员,可能很快就能获得克隆猴子的基因组。
1月24日,上海神经科学研究所(ION)的科学家报告说,他们利用基因编辑技术使猕猴体内的一种基因失效,这种基因对猕猴的睡眠-觉醒周期至关重要。然后,科学家们克隆了其中一只猴子,从而培育出5只基因几乎相同的灵长类动物。
这是研究人员首次克隆出经过基因编辑的猴子,也证明了研究人员计划培育出基因完全相同的灵长类动物种群的原则。研究人员说,这一计划将彻底改变生物医学研究。一些研究人员是新成立的国际灵长类动物大脑研究中心的成员,该中心的目标是创造这样的种群,并于去年11月获得了政府的资助。
费城宾夕法尼亚大学研究代谢疾病的米切尔•拉扎尔(Mitchell Lazar)表示:“这当然是一种尚未开发的研究工具,可能有许多创新用途。”他说,新的猴子疾病模型,如镰状细胞贫血和囊性纤维化,“将非常有助于人类治疗或治愈这些疾病”。
ION公司董事、新成立的7.2亿元人民币(合1.06亿美元)研究中心的联合创始人浦慕明(Mu-ming Poo,音)说,灵长类动物是研究人类更高认知功能和大脑疾病的最佳动物模型。世界各地的研究人员对猴子的基因组进行了编辑,以建立疾病模型,如亨廷顿舞蹈症和严重的免疫疾病。离子研究中心的一个小组还在猴子身上禁用了一种与人类自闭症行为有关的基因。去年,它还首次克隆了灵长类动物,两只相同的猕猴。
但是灵长类动物价格昂贵,许多人反对将它们用于研究。Poo说,克隆猴子的好处在于它减少了某些实验所需的动物数量,比如测试药物是否有效。研究人员通常需要大量的动物来确定他们看到的效果是由于药物还是动物之间的遗传变异。他说,通过使用基因相同的动物,可以消除这种不确定性,减少所需的动物数量。
Poo希望从中国以外招募大约一半的研究人员。他计划首先创建一些脑部疾病的模型,比如阿尔茨海默氏症(Alzheimer 's disease)、帕金森症(Parkinson 's disease)、一种名为Angelman综合征的严重遗传性智力障碍以及几种遗传性眼部疾病。Poo说,随着这些疾病的症状出现得越来越慢,科学家可以利用动物模型来监测这些疾病的进展,这将非常有用。
Poo计划在未来几年与国际研究人员合作,还将创建代谢和免疫缺陷疾病以及癌症的灵长类动物模型,科学家可以在中国进行实验。
在欧洲和美国,非人类灵长类动物研究日益面临监管障碍、成本和生物伦理方面的反对。这与中国形成了对比;该国2011年的五年计划将灵长类动物疾病模型作为国家目标。中国科技部随后在2014年向奋进号投入了2500万元人民币(390万美元)。
缓慢而昂贵的
目前,克隆猴子的过程是低效和昂贵的。为了培育出这5只克隆猕猴,研究小组从325个基因编辑过的克隆胚胎开始,将其植入65只代猴子体内。Poo估计,这个过程花费了大约50万美元。
研究小组使用了标准的克隆技术,与克隆多利羊的过程相同。在这种方法中,供体细胞的DNA——在这种情况下取自一只基因组已被编辑的成年猴子——被注射到一个卵子中,而卵子本身的遗传物质已被移除。DNA重新编码进入胚胎状态,然后形成专门的细胞。
Poo的团队是第一个利用成年细胞DNA克隆灵长类动物的团队。去年被克隆的两只猕猴来自胎儿DNA。成年猴子DNA的成功意味着,在决定克隆胚胎之前,该研究小组可以检查他们对胚胎进行的基因编辑,这些基因编辑在成年猴子身上产生了理想的特征。
来自波特兰俄勒冈健康与科学大学的生殖生物学家Shoukhrat Mitalipov说,猴子可以从其他活着的猴子身上克隆出来,这是一个令人兴奋的原理证明。米塔利波夫预计,克隆灵长类动物的成本将会降低,而且它们可能成为研究遗传疾病的一个很好的模型。米塔利波夫说:“所有的农业克隆牛和猪都是一样的,起初效率很低,而且成本很高。”“现在人们就像做试管婴儿一样,”他说。
但是一些生物伦理学家和科学家认为用猴子做实验应该是最后的手段,因为猴子的认知水平更高。拉扎尔说,在老鼠身上做的一些实验——例如,研究人类疾病背后的基因——“在科学上同样适用”于灵长类动物。对老鼠的研究也更被公众所接受,而且这种动物更便宜,生产速度也更快。拉扎尔担心,如果科学家能够接触到经过基因编辑的猴子种群,他们可能会在啮齿动物可以做的实验中使用它们。
Poo说,老鼠并不是研究人类高级认知功能和大脑疾病的好替代品。他认为克隆将通过减少实验室使用的猴子数量来减轻猴子的负担。离子遵循严格的国际动物研究指导方针,现在菠菜业
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1月24日,位于弗吉尼亚州诺福克的动物权利组织“善待动物组织”(PETA)发表声明称,ION的实验是“一种让猴子受苦的可怕做法”。
睡眠障碍
蒲的团队将继续研究基因编辑对他们克隆的5只猕猴的影响。该研究小组禁用了一种名为BMAL1的基因,这种基因在维持昼夜节律方面发挥着至关重要的作用。在人类中,BMAL1突变与糖尿病、高血压和抑郁症有关。
ION的昼夜节律专家常洪春(Chang Hung-Chun)说,携带BMAL1基因缺陷的猴子在夜间活动更多,总体上睡眠更少,这是circadion -rhythm紊乱的标志。在陌生的环境中,他们也会表现出与精神疾病相关的症状,比如恐惧和焦虑。“这些结果表明,昼夜节律紊乱可能是(猴子)精神疾病的一个主要诱因,”张说。
研究小组的下一步是详细研究可能导致这些问题的神经机制。它还将利用基因相同的猴子来寻找昼夜节律相关疾病的诊断标志物和可能的治疗方法。
Poo在一本期刊上发表了关于昼夜节律的研究,他是该期刊的执行主编 - 国家科学评论。 他说他这样做是因为期刊需要宣传。 “这些论文经过了四位国际专家的全面审查。它由[期刊]的生命科学编辑处理,我没有参与,”他说。