責(zé)編丨迦溆

節(jié)律紊亂克隆猴寶寶 (NSR期刊封面圖片)  。來源：中科院神經(jīng)所

自然界中大部分生物，從簡單的單細(xì)胞生物，到復(fù)雜的哺乳動物，都擁有按時(shí)間節(jié)奏調(diào)節(jié)自身活動的本領(lǐng)，稱之為生物節(jié)律（Biological Rhythm）。生物節(jié)律是生物體內(nèi)在的時(shí)間控制系統(tǒng)，是生物體內(nèi)多種生理學(xué)和生物化學(xué)過程波動的基礎(chǔ)。生物節(jié)律系統(tǒng)在維持機(jī)體內(nèi)在的生理功能（如睡眠/覺醒系統(tǒng)、體溫、代謝和器官功能等）、適應(yīng)環(huán)境的變化等方面扮演著重要角色。生物節(jié)律紊亂與睡眠障礙、神經(jīng)退行性疾病（如阿爾茨海默病）、精神類疾病（如抑郁癥）、糖尿病、腫瘤、以及心血管等疾病密切相關(guān)【1-3】。

小鼠和果蠅等傳統(tǒng)動物模型因其與人的晝夜活動周期、腦結(jié)構(gòu)和代謝速率等存在明顯差異，極大地制約了生物節(jié)律紊亂機(jī)理研究和相關(guān)疾病治療手段的研發(fā)，而非人靈長類動物與人類最接近，是研究節(jié)律紊亂相關(guān)疾病機(jī)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(jié)律紊亂模型迫在眉睫。

節(jié)律紊亂克隆猴寶寶 。來源：中科院神經(jīng)所

中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、上海腦科學(xué)與類腦研究中心研究團(tuán)隊(duì)以國家重大需求為導(dǎo)向，致力于節(jié)律紊亂等相關(guān)疾病非人靈長類動物模型的構(gòu)建，在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）“腦認(rèn)知與類腦前沿研究”和上海市市級科技重大專項(xiàng)“全腦神經(jīng)聯(lián)接圖譜與克隆猴模型計(jì)劃”的大力支持下，經(jīng)過兩年多的努力，首次利用CRISPR/Cas基因編輯方法，敲除了體外受精的猴胚胎中的生物節(jié)律核心基因BMAL1（Brain and Muscle ARNT-Like 1，一種調(diào)控生物節(jié)律的重要轉(zhuǎn)錄因子，其分子伴侶是另一關(guān)鍵節(jié)律基因CLOCK，二者可形成異二聚體發(fā)揮作用【4】），產(chǎn)生了一批BMAL1缺失的獼猴，行為學(xué)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，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析也表明其與炎癥、睡眠障礙、抑郁等相關(guān)的基因表達(dá)水平顯著上調(diào)，為模擬人的節(jié)律紊亂相關(guān)疾病邁出了關(guān)鍵的一步。

然而通過基因敲除方法獲得的第一代模型猴個(gè)體間存在遺傳背景和基因編輯嵌合率差異，所獲得的5只BMAL1敲除猴表現(xiàn)出上述癥狀的嚴(yán)重程度不一致，因此不能作為理想的動物模型。為此，中心研究團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上，采集了一只睡眠紊亂癥狀最明顯的BMAL1敲除獼猴的體細(xì)胞，通過體細(xì)胞克隆技術(shù)（Cell發(fā)布中國克隆猴重大成果，季維智院士、高紹榮教授獨(dú)家點(diǎn)評），獲得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴（325個(gè)體細(xì)胞核移植胚胎移植到65個(gè)代孕猴體內(nèi)，最終獲得5個(gè)與供體成纖維細(xì)胞核基因相同的BMAL1基因敲除的克隆猴，下圖），這是國際上首次成功構(gòu)建一批遺傳背景一致的生物節(jié)律紊亂獼猴模型。

從BMAL1基因敲除猴中選取合適的成纖維細(xì)胞（圖上），然后通過核移植技術(shù)最終獲得五個(gè)BMAL1基因敲除克隆猴（圖下）。圖片引自NSR論文。

2019年1月24日（離去年發(fā)布體細(xì)胞克隆猴的時(shí)間整整一年。去年Cell論文在線時(shí)間是北京時(shí)間1月25日凌晨），上述成果在我國高水平綜合英文期刊《國家科學(xué)評論》（National Science Review, NSR）上分別以BMAL1 knockout macaque monkeys display reduced sleep and psychiatric disorders（BMAL1敲除獼猴表現(xiàn)出睡眠紊亂與精神相關(guān)異常）和Cloning of a gene-edited macaque monkey by somatic cell nuclear transfer（利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆基因敲除猴模型）為題在線發(fā)表。

NSR論文封面。來源：中科院神經(jīng)所

節(jié)律紊亂克隆猴寶寶。來源：中科院神經(jīng)所

據(jù)悉，上述成果被國際同行評價(jià)為：“這項(xiàng)研究首次證實(shí)通過體細(xì)胞核移植技術(shù)可以克隆成年基因修飾猴。這為（在短期內(nèi)）生產(chǎn)一批無嵌合體的基因修飾猴提供了一個(gè)完美的解決方案。這樣的克隆猴（模型）對人類疾病研究有重要價(jià)值……”；“這是一個(gè)新穎的模型，對疾病醫(yī)療手段研發(fā)極為有用……”；“利用（體細(xì)胞）克隆技術(shù)獲得遺傳背景一致的猴模型將會加速對疾病發(fā)病機(jī)理及治療靶點(diǎn)（篩查）的研究進(jìn)程……”。

中科院神經(jīng)所非人靈長類研究平臺團(tuán)隊(duì)合影 。來源：中科院神經(jīng)所

該成果表明，中國正式開啟了批量化、標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建疾病克隆猴模型的新時(shí)代，為腦認(rèn)知功能研究、重大疾病早期診斷與干預(yù)、藥物研發(fā)等提供新型高效的動物模型；該成果的應(yīng)用有助于縮短藥物研發(fā)周期，提高藥物研發(fā)成功率，必將極大地促進(jìn)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，加快我國新藥創(chuàng)制與研發(fā)的進(jìn)程。

據(jù)悉，在1月23日舉行的成果發(fā)布會上，蒲慕明院士代表中科院神經(jīng)所與中科院上海藥物所蔣華良院士已正式簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議（下圖）。