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首例舞蹈症猪在中国诞生为脑科学研究提供新

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来源: 作者: 2018-11-15 18:01:53

首例舞蹈症猪在中国诞生!为脑科学研究提供新手段

摘要:北京时间2018年3月30日凌晨(就在刚刚),生物学顶尖学术期刊《Cell》发表,我国科学家领衔的国际研究团队首次利用基因技术和体细胞核移植技术,成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈症基因敲入猪。

来源:中国科普博览公众号

北京时间2018年3月30日凌晨(就在刚刚),生物学顶尖学术期刊《Cell》发表,我国科学家领衔的国际研究团队首次利用基因技术和体细胞核移植技术,成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈症基因敲入猪。

这是继世界首只转基因亨廷顿病猴模型之后,由中国科学家主导,在猪模型上取得的重大科学突破,这个首例“舞蹈症猪”能精准地模拟人类神经退行性疾病——亨廷顿舞蹈病,为我国脑科学与类脑研究提供了最新手段,也标志我国大动物模型研究走在了世界前列。

研究团队:李晓江教授(中),赖良学教授(前排右一),李世华(Shi Hua Li)教授(左一)

这支中国科学家领衔的国际研究团队有千人计划专家、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院李晓江教授,中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员,美国Emory大学人类遗传学系李世华(Shi Hua Li)教授。

科学家联手,4年带来“它”的诞生

这支由我国科学家领衔的国际研究团队,首次利用基因技术(CRISPR/Cas9)和体细胞核移植技术,成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈症基因敲入猪,能精准地模拟人类神经退行性疾病——亨廷顿舞蹈病。而这项研究,经历了中外科学家联手4年的努力。

体细胞核移植(动图)

科学家利用基因(CRISPR/Cas9)技术,精准地将人突变的亨廷顿基因,即人外显子1中包含150 CAG重复序列精确地插入猪的HTT内源性基因中,利用成纤维细胞筛选出阳性克隆细胞,并通过体细胞核移植技术,成功培育出亨廷顿舞蹈病的基因敲入猪模型,在国际上首次建立了与神经退行性病人突变基因相似的大动物模型。

研究发现,该模型不但能模拟亨廷顿舞蹈症病人在大脑中特异神经元选择性死亡的典型病理特征,而且表现出类似亨廷顿舞蹈病“舞蹈样”的异常行为。更重要的是,这些病理特征及异常行为都可以稳定地遗传给后代。

我们想治的病,会让人“手舞足蹈”

亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症等均是因为蛋白质的错误折叠而导致神经细胞死亡, 是当今社会严重威胁人类健康的神经退行性疾病。这些疾病伴随年龄渐长而产生、可遗传、呈渐进性发展,由于缺乏合适的动物模型进行药物筛选,目前尚无有效的治疗方法。

“舞蹈症”听起来多少有些浪漫,症状却可怕极了。得病的人会情绪异常,手指、腿部、脸部或身体出现不自主动作,以及智力衰减……患者会逐渐丧失行动、思考、说话和吞咽等功能。最可怕的是,亨廷顿舞蹈症不可治愈,可遗传。

亨廷顿舞蹈病是由单基因(HTT)突变导致的神经退性疾病,这是一个理想的疾病模式,可用于研究蛋白质错误折叠如何引起选择性的神经退性病变,是以后研究多基因突变病症的基础。

10年尝试,经历鼠猴猪,现在胜出的竟然是猪?

小鼠,是最常见的动物模型,已被广泛地用于研究人类疾病机理和寻找临床治疗方法。但本次研究的共同作者李晓江发现,表达突变基因的神经退行性疾病小鼠模型,并不能表现出像病人脑中一样的典型神经细胞死亡的重要病理特征。许多有治疗效果的药物在小鼠模型中有效,在临床上对病人往往无效。于是,科学家开始把目光转移到大动物身上。

而早在2008年,李晓江和同为人类遗传学教授的夫人李世华(Shi Hua Li)在美国Emory大学合作者的支持下,通过将外源性的突变基因引入到猕猴的体内,成功地建立了世界首例转基因亨廷顿病猴模型。在该模型中,可以明显地观察到相应的病理特征和行为变化。但是,表达外源性致病基因片段的毒性过强,实验中的转基因猴子基本在出生后较短期内死亡,同时无法传代。所以,没有办法达到筛选治疗疾病的药物的目的。

最终,他们找到了现在的实验对象——猪。研究团队通力合作,经过4年的努力,利用基因(CRISPR/Cas9)技术,精准地将人突变的亨廷顿基因插入猪的HTT内源性基因中,并通过体细胞核移植技术,成功培育出亨廷顿舞蹈病的基因敲入猪模型。

世界领先!中国科学家造福人类

文章共同第一作者为暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院闫森副研究员和涂著池博士、中国科学院广州生物医药与健康研究院刘朝明。中山大学、吉林大学、云南农业大学的科学家们也参与了该工作。

中科院院士裴钢教授在得知该成果发表后指出,在国家的前瞻性布局下,我国在基因猴和克隆猴的研究中相继取得突破性成果,这次我国科学家在猪的疾病模型研究中又取得重大进展,表明我国在大动物模型的研究中已走在世界前列,将极大地推动我国生物医药产业的创新发展。

从事多年研究亨廷顿病的权威专家、美国加州大学洛杉矶分校杨向东(X。 William Yang)教授指出,亨廷顿舞蹈病基因敲入猪的建立是神经退行性疾病研究领域中的一个里程碑式的发现,使科学家能更深入了解神经细胞死亡的机制及寻找有效的治疗方法。

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