中科院創建世界首例生物節律紊亂體細胞克隆猴模型

1 月 24 日，中國頂級綜合英文期刊《國家科學評論》在線發表了題為《BMAL1 敲除獼猴表現出睡眠紊亂與精神相關異常，BMAL1 knockout macaque monkeys display reduced sleep and psychiatric disorders》和《利用體細胞核移植技術克隆基因敲除猴模型，Cloning of a gene-edited macaque monkey by somatic cell nuclear transfer》兩篇系列研究論文，介紹了由中國科學院（CAS）神經科學研究所（ION）創建的世界首例生物節律紊亂體細胞克隆猴模型。

目前，5 個經過基因編輯和體細胞克隆的獼猴已經在上海誕生，這也是國際上首次成功構建一批遺傳背景一致的生物節律紊亂獼猴模型。

（來源：NSR）

而大概一年前，中科院神經科學研究所團隊還利用體細胞核移植技術（SCNT）成功實現了體細胞核移植猴——中中和華華，成為世界上首次通過體細胞核移植技術實現非人靈長類動物的克隆。

在這項最新的研究中，研究人員在供體猴胚胎期使用 CRISPR / Cas9 介導的基因編輯，敲除 BMAL1（一種核心晝夜調節轉錄因子）基因，並且使用體細胞克隆技術，將供體猴的成纖維細胞通過核轉移克隆出 5 隻猴子。

在第一篇研究文章中，描述了基因編輯的供體猴的產生過程，通過使用 CRISPR-Cas9 基因編輯體外受精猴胚胎的 BMAL1 基因。這些猴子表現出廣泛的晝夜節律障礙表型，包括睡眠時間縮短、夜間活動增加、血液激素晝夜節律減弱、焦慮和抑鬱增加，以及精神分裂症樣行為。

“晝夜節律紊亂可能導致許多人類疾病，包括睡眠障礙、糖尿病、癌症和神經退行性疾病，因此我們的 BMAL1 敲除猴子可以用來研究疾病的發病機制以及治療方法”，中國科學院神經科學研究所資深作者和研究員張洪鈞說道。

自然界中大部分生物，從簡單的單細胞生物，到複雜的哺乳動物，都擁有按時間節奏調節自身活動的本領，稱之為生物節律。生物節律是生物體內在的時間控制系統，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）、適應環境的變化等方面扮演著重要角色。生物節律紊亂與睡眠障礙、神經退行性疾病（如阿爾茨海默病）、精神類疾病（如抑鬱症）、糖尿病、腫瘤、以及心血管等疾病密切相關。

小鼠和果蠅等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，極大地製約了生物節律紊亂機理研究和相關疾病治療手段的研發，而非人靈長類動物與人類最接近，是研究節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律紊亂模型迫在眉睫。

在第二篇研究文章中，描述了使用體細胞核移植的方法從 BMAL1 敲除猴的成纖維細胞中克隆獼猴。在這種方法中，研究人員從猴卵母細胞中取出細胞核，並將其替換為成纖維細胞（一種分化的體細胞）中的另一個細胞核。然後，這個重建的卵子發育成一個攜帶替代核基因的胚胎。然後將胚胎轉移到代孕母猴的子宮中，生下克隆的猴子。

在之前的研究中，中中和華華是利用流產胎兒的成纖維細胞產生的。目前的工作成功地使用了來自具有疾病表型的成年基因編輯供體猴的成纖維細胞。該論文的高級作者，ION 非人類靈長類研究基金會主任孫強說，“我們相信這種克隆基因編輯猴子的方法可用於生成基因型疾病的各種猴子模型，包括許多腦部疾病，以及免疫和代謝紊亂和癌症。”

研究人員計劃繼續改進該技術，以提高克隆效率，並預計將在未來幾年內產生更多帶有引起疾病基因突變的克隆獼猴。

中國科學院神經科學研究所遵循嚴格的動物研究國際指南。“這項工作需要許多實驗室的協調努力，”兩位研究論文的共同作者，神經科學研究所所長蒲慕明說道，“這項研究將有助於減少目前全世界生物醫學研究中使用的獼猴數量，沒有遺傳背景的干擾，更少數量攜帶疾病表型的克隆猴，可能足以進行治療效果的臨床前試驗。”