不简单的克隆猴

张一鸣

2018年1月，当两个萌萌的体细胞克隆猴宝宝“中中”和“华华”第一次在公众面前亮相时，科研人员就曾预言，中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的克隆猴模型，其既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要，又可广泛应用于新药研发。

仅仅在一年之后，这个预言便成为了现实。

2019年1月23日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心研究团队对外宣布，通过体细胞克隆技术，成功获得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴。这是国际上首次成功构建的一批遗传背景一致的生物节律紊乱的猕猴模型，它意味着克隆基因编辑猴技术由此从理论层面迈向了实践层面，中国正式开启了批量化、标准化创建疾病克隆猴模型的新时代。

节律研究的理想动物

雄鸡报晓、蜘蛛半夜结网、向日葵在清晨开放……

从简单的单细胞生物，到复杂的哺乳动物，自然界中大部分生物，都拥有按时间节奏调节自身活动的本领，即生物节律。

生物节律系统在维持机体内在的生理功能（如睡眠/觉醒系统、体温、代谢和器官功能等）和适应环境的变化等方面扮演着重要角色。有关研究表明，生物节律紊乱与代谢综合征、自身免疫、神经退行性疾病和癌症等疾病密切相关。

然而，多数节律研究用的小鼠等动物，因其与人的昼夜活动周期、脑结构和代谢速率等存在明显差异，由此造成的结果是，药物研发人员在小鼠模型上花费大量人力物力财力，筛选到的候选药物用在病人身上，大都无效，或有不可接受的副作用。这极大地制约了生物节律紊乱机理研究和相关疾病治疗手段的研发进程。

在此背景下，与人类最接近的非人灵长类动物，成为科学家们梦寐以求的实验对象。

“猕猴除了具有昼行性这一特性，在脑结构和功能上与人类也高度相似，人们可以用它来研究脑疾病和高级认知功能。”中科院院士、中科院神经科学研究所所长、脑智卓越中心主任蒲慕明说。

据世界卫生组织调查，过去十多年，全球各类疾病给社会造成的负担中，脑疾病占28%，已超过心血管疾病和肿瘤。

然而，时至今日，脑疾病的致病机理仍不清楚，尚缺乏特异的药物靶点。而且，相关神经性药物研发动辄需要十多年，耗资数十亿美元，失败率却大于90%。

为何？常用药物研发动物模型——小鼠，与人类相差甚远，是个重要原因。

“小鼠的遗传背景与人类相差较远，在此基础上研发的药物，百分之九十以上对人类没用。”蒲慕明解释。

2018年，两只名为“中中”和“华华”的克隆猴诞生。从此，拔根汗毛吹口气就能变出一堆小猴子的神话变为了现实。

“按照传统方法，培养一批可用于药物研发的猴子常常需要花费五六年，体细胞克隆猴的实现，弥补了猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足，可以构建出足够数目的具有统一遗传背景的动物模型。”蒲慕明表示。

在科学家们看来，“中华”两姐妹的横空出世，标志着非人灵长类动物克隆时代的到来。

克隆猴的意义

“中中”“华华”的诞生，仅是万里长征走完的第一步。

蒲慕明说，克隆猴的最大意义之一在于，可以由此批量制造经过基因编辑的猴子，从而为医疗界相关药物研发提供更优质的疾病模型。

不过，“中中”和“华华”都是野生猴子，使用的细胞来自于流产猴胚胎，从应用价值上来说，其价值不如基因修饰的猴子那么大。

早在2015年底，神经所科研团队就利用一种技术，敲除了生物节律核心基因，产生了一批缺失BMAL1的猕猴。

结果如何？这些猴子有没有表现出预想的节律紊乱症状呢？答案是肯定的。

等到半年后小猴断奶，研究人员从多个方面开始观察敲除猴的生物节律。他们给猴子们佩戴了“小米手环”，以便随时监测到它们的昼夜活动情况。研究人员发现，敲除猴不再按照24小时的周期活动，在夜间活动明显增多。

这意味着什么？敲除猴出现了失眠的问题。

不仅如此，它们还有如下异常表现。比如，快速眼动睡眠（浅睡期）和慢波睡眠（熟睡期）明显减少；帮助进入睡眠的褪黑素分泌较少；当保育员靠近敲除猴时，它们会双手抱住头部，蜷缩在角落里，不敢活动；如果将敲除猴放入一个新环境中，它们也不能很快地适应，不敢像正常猴那样在环境中自由探索。

这仅仅是偶然吗？研究人员又给猴子们做了一个经典的听觉刺激实验。

在给出的一连串规律的声音中随机插入特殊的声音，记录猴子听到声音时的脑电图。研究人员发现，敲除猴大脑在识别和反应这些特殊事件的能力上不如正常猴，这与精神分裂患者的情况类似。而相关的实验数据亦说明了同样的问题。比如，研究人员发现与压力应激相关的皮质醇含量，在敲除猴的血液中一直处于高水平。

行为学分析表明，这些猕猴具有昼夜活动紊乱、睡眠障碍、焦虑和精神分裂症等表型。血液分析也表明其与炎症、睡眠障碍、抑郁等相关的基因表达水平显著上调，这为模拟人的节律紊乱相关疾病迈出了关键的一步。

如此大费周章构建基因敲除猴为哪般？其实，研究者最期望的就是在这些猴身上找到类似节律紊乱患者的症状，而这才是非人灵长类动物较之小鼠等实验动物的真正优势。

[思维互联网]

在专家们看来，该成果表明中国正式开启了批量化、标准化创建疾病克隆猴模型的新时代，为脑认知功能研究、重大疾病早期诊断与干预、药物研发等提供了新型高效的动物模型。该成果的应用有助于缩短药物研发周期，提高药物研发效率，這必将极大地促进生命科学和医学的发展，加快中国新药创制与研发的进程。（小好奇）