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我科学家用TALEN技术造备神经疾病猴模型

川沙总部

2016-08-11
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对非人类的灵长类动物进行基因编纂 ,可带来有价值的动物模型 ,用以索求人类遗传性神经系统疾病的病因和医治战术 。然而 ,到目前为止 ,亲昵仿照人类病理和行为缺点的神经系统疾病猴模型 ,还没有被成功地造备出来 。

8月9日 ,国际学术期刊《Cell Research》在线登载了我国科学家的一项沉要钻研成就 ,这项钻研选取TALEN技术 ,造备了幼头畸形致病基因MCPH1突变体食蟹猴模型 ,并对这种MCPH猴模型的表型进行了描述 。榆林大学榆林医学院的项鹏教授、华南农业大学兽医学院的杨世华教授和中科院北京动物所的周琪钻研员 ,是本文的共同通讯作者 。

人类胚胎干细胞能够用来开发各类分歧的体表类器官造就系统 ,蕴含脑组织 ,可用于相识器官产生和疾病的有关机造 。然而 ,人类的大脑蕴含超过1700亿个神经元和非神经元细胞 ,它们散布在各个脑区 。离体器官产生依然不能充分地仿照人类神经系统和心灵疾病 。

在最近的几十年中 ,基因编纂的动物模型 ,出格是啮齿类动物模型 ,已经被造备出来 ,用以加深我们对于致病机造的理解 ,并测试人类神经系统疾病的潜在疗法 。然而 ,由于人类和啮齿类动物之间在行为、生理和解剖学上有着很多的差距 ,所以 ,很多啮齿类动物模型不能真实地仿照人类的病情 。由于非人灵长类动物的感知、认知和行为技术与人类极度类似 ,所以 ,开发非人灵长类动物模型 ,仿照人类神经系统疾病 ,会极度有助于我们理解在人类大脑中运作的机造 。

常染色体隐性遗传性幼头畸形(MCPH)是一种神经系统发育阻碍疾病 ,其重要临床特点是头围减幼伴随肯定水平非进行性智力退化 。目前已经确定了超过12个致病基因;第一个被称为MCPH1 。进化钻研批注 ,MCPH1基因的变动对于人类大脑的增大起着沉要作用 。此表 ,该基因在人类和大猿的进化过程中显示了积极选择的证据 。

MCPH1基因的截短可引起大脑尺寸显著降低与身段矮幼 。一些患者阐发出智力缺点和其他神经系统疾病 ,蕴含痉挛 。磁共振成像(MRI)显示脑畸形的存在 ,如大脑中一个简化的脑回格局 ,和胼胝体脑的发育不全 。几项精心设计的钻研批注 ,MCPH1基因缺点幼鼠可阐发出幼头畸形的一些关键特点 ,从而有助于我们相识致病机造 。例如 ,Chen等人报路 ,MCPH1基因敲除幼鼠阐发出幼的头骨大幼和听力阻碍 。另一组钻研也发现 ,由于海马神经前体细胞从对称到不合称割裂的过早切换 ,阻断MCPH1可引起幼头畸形 。到目前为止 ,钻研人员在幼鼠模型中没有发现精神病学症状 ,并不是所有的MCPH1突变幼鼠会阐发出在人类患者中观察到的大脑尺寸严沉降低 。因而 ,非人灵长类动物模型是极度可取的 。有关阅读:Nature聚焦中国:灵长动物钻研的圣地 。

人类疾病的转基因猴模型 ,如亨廷顿跳舞病转基因猴模型和自关症有关基因MECP2转基因猴模型 ,已被创建出来 ,并被以为可能比啮齿类动物更好地仿照人类的行为和认知表型(有关钻研:中科院颁发Nature头条文章:世界首建自关症转基因猴) 。然而 ,在猴子中进行精确的基因编纂 ,依然是一件耗时和难题的事件 。

最近 ,一些钻研使用转录激活因子样效应核酸酶(TALENs)或CRISPR/Cas9改进了基因编纂技术 。有两组科学家已经报路用TALENs造备MECP2基因敲除猴子模型(有关钻研:中国粹者报路TALEN介导的猕猴和食蟹猴的基因敲除) 。然而 ,目前尚不明显的是 ,TALEN介导的基因突变形成 ,是否能在非人类的灵长类动物中有效粉碎靶基因职能 ,并概括疾病表型 。

在这项钻研中 ,钻研人员选取TALENs ,造备了一个携带双等位基因MCPH1突变的食蟹猴(Macaca fascicularis)模型 。这种猴子模型可能概括患者中观察到的最沉要临床特点 ,蕴含标志性的头围削减、染色体早期凝聚(PCC)、胼胝体的发育不全和上肢痉挛 。

此表 ,MCPH1在突变的真皮成纤维细胞中的过度表白 ,可缓解PCC综合征 。这只猴子模型能够援手我们说明MCPH1在人类幼头畸形发病机造中的作用 ,并让我们更好的相识这种蛋白质在灵长类动物大脑进化中的职能 。

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