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攻克人類疾病的新希望

更新時間:2013-11-14      瀏覽次數(shù):1189

Anthony Chan花費了兩年時間,利用人類基因,通過基因突變方法培育出了5只猴子用于研究亨廷頓氏病。但是根據(jù)2008年的報告,其中3只猴子表現(xiàn)出了嚴(yán)重亨廷頓氏病癥狀,發(fā)病速度比預(yù)想要快得多,不得不在出生不到一個月時就被終結(jié)生命。由于用于產(chǎn)生相關(guān)基因的病毒會在實驗對象體內(nèi)隨機(jī)進(jìn)行額外復(fù)制,這會加重實驗對象的病情,這突顯了利用動物疾病模型進(jìn)行研究的缺陷。

 

Chan是美國佐治亞州亞特蘭大市艾莫利大學(xué)的一名遺傳學(xué)家,如今他和世界各地的科學(xué)家都在注視著一項精密的基因編輯技術(shù)的發(fā)展,即通過酶和RNA而非病毒來解決一系列問題。很多人對此事抱有*的期待,希望轉(zhuǎn)基因猴子能比小鼠更真實地模仿人類遺傳條件,從而更好地為藥物研發(fā)測試創(chuàng)造條件。很多人表示,靈長目動物實驗將加速神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究,允許研究人員繪制大腦圖譜,檢測復(fù)雜的神經(jīng)回路。“這是我們以前從未想過的事情。”Chan說。

 

下個月,加州拉荷亞市索爾克生物研究所將舉辦一場研討會,屆時分子生物學(xué)家、生物工程師和神經(jīng)科學(xué)家將共同商討如何解決領(lǐng)域內(nèi)的一系列難題。“這些研究有巨大的潛力。”索爾克研究所計算神經(jīng)生物學(xué)實驗室負(fù)責(zé)人Terrence Sejnowski說。

 

神經(jīng)科學(xué)家一直渴望培育轉(zhuǎn)基因猴子。由于缺乏靈長目動物的復(fù)雜認(rèn)知和社交能力,諸如自閉癥、精神分裂癥和阿爾茨海默氏癥等疾病不能*在小鼠身上實現(xiàn)復(fù)制。

 

但是,研究人員一直在鍥而不舍地用小鼠進(jìn)行試驗,這主要因為有一種目標(biāo)基因編輯手段可以在動物體內(nèi)發(fā)揮作用。它依賴于極為罕見的自發(fā)的DNA交換活動,以改變或關(guān)閉某些基因。小鼠干細(xì)胞的維持以及篩選花費很低,性成熟周期很短,還會繁殖很多后代。索爾克研究所的神經(jīng)科學(xué)家Edward Callaway說:“用老鼠作為實驗對象比用猴子便宜多了。”

 

然而,得益于有效的基因編輯技術(shù),研究者可以對胚胎進(jìn)行逐一的改造。因此,使用猴子作為實驗對象成為了可能。一種方法是使用鋅指核酸酶來對特定基因區(qū)域進(jìn)行導(dǎo)向追蹤,并對基因進(jìn)行切割使得研究者可以對其功能進(jìn)行干擾,或者用外部的DNA替代。另一種方法名為CRISPR,利用特制的DNA的片段來對DNA切割酶進(jìn)行引導(dǎo),使它能夠在的區(qū)域發(fā)揮作用。麻省理工學(xué)院(MIT)合成生物學(xué)家Feng Zhang在5月展示了CRISPR的工作原理:它可以對老鼠胚胎中的多種基因進(jìn)行的突變。Zhang認(rèn)為該方法為利用猴子模型研究人類大腦的紊亂問題鋪平了道路,因為人類大腦的紊亂也是受多種基因影響的。

 

MIT麥戈文腦科學(xué)研究所的負(fù)責(zé)人Robert Desimone說:“現(xiàn)在,在靈長類動物身上進(jìn)行實驗成為了可能,這是*的。我們可以在它們身上嘗試一些可用于治療與基因相關(guān)的疾病的方法。”

 

MIT的研究者正在與俄勒岡國家靈長類動物研究中心的研究者合作,對CRISPR在猴子受精卵上的效果進(jìn)行測試。他們將令基因失去其原有功能的研究作為開始。MIT神經(jīng)科學(xué)家Guoping Feng(Zhang的同事之一)打算對一種名為SHANK3的基因進(jìn)行干擾,這種基因與某些人類自閉癥的案例有關(guān)。Zhang說,如果要對基因進(jìn)行更復(fù)雜的改造,例如與另一種不同的基因進(jìn)行互換,還需要更多的研究和設(shè)計。

 

Zhang補充道,CRISPRzui終可能會被用于標(biāo)注猴子特定的神經(jīng)類型,或者通過光線對這些神經(jīng)元進(jìn)行控制,而科學(xué)家目前已經(jīng)能夠利用同樣的方法對老鼠的神經(jīng)元進(jìn)行控制。神經(jīng)科學(xué)家尤其希望這些新方法能夠獲得成功。過去10年中,科學(xué)家已經(jīng)開始利用基因工具刺激、抑制或者記錄老鼠和蒼蠅的神經(jīng)活動,紐約大學(xué)猴子視覺研究者Anthony Movshon對此一直保持著關(guān)注。但是他認(rèn)為,在神經(jīng)科學(xué)的一些重要領(lǐng)域,例如認(rèn)知力、注意力、記憶力以及決斷力方面,老鼠和蒼蠅不具有很高的研究價值。

 

這些新進(jìn)展令人振奮,然而與之相隨的卻是猴子研究正變得日益艱難。受到來自動物權(quán)益活動者的壓力,美國聯(lián)合航空公司于1月份宣布停止運輸用于研究的猴子,這意味著北美zui后一個允許運輸靈長類動物的航空公司向研究者關(guān)閉了大門。馬薩諸塞州新英格蘭靈長類動物研究中心,也于4月宣布將逐步把該中心的動物轉(zhuǎn)運到其他研究機(jī)構(gòu),之后會*關(guān)閉。

 

盡管存在爭議,一些研究者仍認(rèn)為在探索治愈大腦疾病和探究神經(jīng)元如何生成意識方面,利用轉(zhuǎn)基因猴子進(jìn)行研究可能是的方法。Movshon說:“研究者希望實驗?zāi)P湍軌蚺c探究的問題相吻合,如果利用老鼠進(jìn)行根本不適合在它們身上進(jìn)行的研究才是不道德的。”(段歆涔)

 

《中國科學(xué)報》 (2013-12-13 第3版 )

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