Nature：转基因猴 攻克人类疾病新希望

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Nature：转基因猴 攻克人类疾病新希望
: _. W9 l3 t9 z2 x) R( r; Z2013-11-13 来源：生物360 作者：koo
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1 b: a9 s: C& I; @狨猴比小鼠更真实地重现人体遗传条件，是灵长类动物中最适合使用基因编辑手段的实验对象。$ K# e# A; c9 m" n
Anthony Chan 花费了两年时间，首次利用人类基因，通过基因突变方法培育出了 5 只猴子用于研究亨廷顿氏病。但是根据 2008 年的报告，其中 3 只猴子表现出了严重亨廷顿氏病症状，发病速度比预想要快得多，不得不在出生不到一个月时就被终结生命。由于用于产生相关基因的病毒会在实验对象体内随机进行额外复制，这会加重实验对象的病情，这突显了利用动物疾病模型进行研究的缺陷。3 \" S9 W3 u3 ^4 o: s, q/ o
Chan 是美国佐治亚州亚特兰大市艾莫利大学的一名遗传学家，如今他和世界各地的科学家都在注视着一项精密的基因编辑技术的发展，即通过酶和RNA而非病毒来解决一系列问题。很多人对此事抱有极高的期待，希望转基因猴子能比小鼠更真实地模仿人类遗传条件，从而更好地为药物研发测试创造条件。很多人表示，灵长目动物实验将加速神经科学领域的基础研究，允许研究人员绘制大脑图谱，检测复杂的神经回路。“这是我们以前从未想过的事情。” Chan 说。6 I( Q  B- }1 s
下个月，加州拉荷亚市索尔克生物研究所将举办一场研讨会，届时分子生物学家、生物工程师和神经科学家将共同商讨如何解决领域内的一系列难题。“这些研究有巨大的潜力。”索尔克研究所计算神经生物学实验室负责人 Terrence Sejnowski 说。
  a8 z. K+ t7 u. {% o- X* B, W神经科学家一直渴望培育转基因猴子。由于缺乏灵长目动物的复杂认知和社交能力，诸如自闭症、精神分裂症和阿尔茨海默氏症等疾病不能完全在小鼠身上实现复制。
4 p0 {# d5 g' H, X2 F* s但是，研究人员一直在锲而不舍地用小鼠进行试验，这主要因为有一种目标基因编辑手段可以在动物体内发挥作用。它依赖于极为罕见的自发的 DNA 交换活动，以改变或关闭某些基因。小鼠干细胞的维持以及筛选花费很低，性成熟周期很短，还会繁殖很多后代。索尔克研究所的神经科学家 Edward Callaway 说：“用老鼠作为实验对象比用猴子便宜多了。”
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然而，得益于有效的基因编辑技术，研究者可以对胚胎进行逐一的改造。因此，使用猴子作为实验对象成为了可能。一种方法是使用锌指核酸酶来对特定基因区域进行导向追踪，并对基因进行切割使得研究者可以对其功能进行干扰，或者用外部的 DNA 替代。另一种方法名为 CRISPR ，利用特制的 DNA 片段来对 DNA 切割酶进行引导，使它能够在指定的区域发挥作用。麻省理工学院（ MIT ）合成生物学家Feng Zhang 在5月展示了 CRISPR 的工作原理：它可以对老鼠胚胎中的多种基因进行精确的突变。 Zhang 认为该方法为利用猴子模型研究人类大脑的紊乱问题铺平了道路，因为人类大脑的紊乱也是受多种基因影响的。* D8 |  m9 g* ?4 l' g
MIT 麦戈文脑科学研究所的负责人 Robert Desimone 说：“现在，在灵长类动物身上进行实验成为了可能，这是史无前例的。我们可以在它们身上尝试一些可用于治疗与基因相关的疾病的方法。”. k2 y! ^  J, [( r
MIT 的研究者正在与俄勒冈国家灵长类动物研究中心的研究者合作，对 CRISPR 在猴子受精卵上的效果进行测试。他们将令基因失去其原有功能的研究作为开始。 MIT 神经科学家 Guoping Feng（ Zhang 的同事之一）打算对一种名为 SHANK3 的基因进行干扰，这种基因与某些人类自闭症的案例有关。 Zhang 说，如果要对基因进行更复杂的改造，例如与另一种不同的基因进行互换，还需要更多的研究和设计。4 U/ r  i/ F* @/ }1 P8 j/ A
Zhang 补充道， CRISPR 最终可能会被用于标注猴子特定的神经类型，或者通过光线对这些神经元进行控制，而科学家目前已经能够利用同样的方法对老鼠的神经元进行控制。神经科学家尤其希望这些新方法能够获得成功。过去 10 年中，科学家已经开始利用基因工具刺激、抑制或者记录老鼠和苍蝇的神经活动，纽约大学猴子视觉研究者 Anthony Movshon 对此一直保持着关注。但是他认为，在神经科学的一些重要领域，例如认知力、注意力、记忆力以及决断力方面，老鼠和苍蝇不具有很高的研究价值。% u0 j, Z! f: e4 o) F2 E
这些新进展令人振奋，然而与之相随的却是猴子研究正变得日益艰难。受到来自动物权益活动者的压力，美国联合航空公司于1月份宣布停止运输用于研究的猴子，这意味着北美最后一个允许运输灵长类动物的航空公司向研究者关闭了大门。马萨诸塞州新英格兰灵长类动物研究中心，也于4月宣布将逐步把该中心的动物转运到其他研究机构，之后会彻底关闭。
& |0 l% O4 x) ~/ ?0 B7 I% Q尽管存在争议，一些研究者仍认为在探索治愈大脑疾病和探究神经元如何生成意识方面，利用转基因猴子进行研究可能是最好的方法。 Movshon 说：“研究者希望实验模型能够与探究的问题相吻合，如果利用老鼠进行根本不适合在它们身上进行的研究才是不道德的。”2 j& v5 L, _; J/ i9 R* J' T, A
原文检索：# }- S0 U- ~* c" @
Helen Shen. Precision gene editing paves way for transgenic monkeys. Nature, 07 November 2013; doi:10.1038/503014a0 d1 O# }) h2 S5 K