生物節律是生物體內部的時間控制系統
2023-03-31 13:31:00
據中國科學院神經科學研究所官網消息，自然界中大部分生物，從簡單的單細胞生物，到複雜的哺乳動物，都擁有按時間節奏調節自身活動的本領，稱之為生物節律。
小鼠和果蠅等動物模型因其與人的晝夜活動周期、腦結構和代謝速率等存在明顯差異，極大地制約了生物節律紊亂機理研究和相關疾病治療手段的研發，而非人靈長類動物與人類最接近，是研究節律紊亂相關疾病機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律紊亂模型迫在眉睫。
中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心研究團隊以國家重大需求為導向，致力於節律紊亂等相關疾病非人靈長類動物模型的構建，在中國科學院戰略性先導科技專項（B類）「腦認知與類腦前沿研究」和上海市市級科技重大專項「全腦神經聯接圖譜與克隆猴模型計劃」的大力支持下，經過兩年多的努力，首次利用CRISPR/Cas9方法，敲除猴胚胎中的生物節律核心基因BMAL1，產生了一批BMAL1缺失的獼猴，行為學分析表明這些獼猴具有晝夜活動紊亂、睡眠障礙、焦慮和精神分裂症等表型，轉錄組數據分析也表明其與炎症、睡眠障礙、抑鬱等相關的基因表達水平顯著上調，為模擬人的節律紊亂相關疾病邁出了關鍵的一步。
但通過基因敲除方法獲得的第一代模型猴個體間存在遺傳背景和基因編輯嵌合率差異，所獲得的五隻BMAL1敲除猴表現出上述症狀的嚴重程度不一致，因此不能作為理想的動物模型。為此，中心研究團隊在此基礎上，採集了一隻睡眠紊亂最明顯的BMAL1敲除獼猴的體細胞，通過體細胞克隆技術，獲得了五隻BMAL1基因敲除的克隆猴，這是國際上首次成功構建一批遺傳背景一致的生物節律紊亂獼猴模型。
2019年1月24日，該成果在我國頂級綜合英文期刊《國家科學評論》在線發表了題為《BMAL1敲除獼猴表現出睡眠紊亂與精神相關異常，BMAL1 knockout macaque monkeys display reduced sleep and psychiatric disorders》和《利用體細胞核移植技術克隆基因敲除猴模型，Cloning of a gene-edited macaque monkey by somatic cell nuclear transfer》兩篇系列研究論文。
上述成果被國際同行評價為：「這項研究首次證實通過體細胞核移植技術可以克隆成年基因修飾猴。這為（在短期內）生產一批無嵌合體的基因修飾猴提供了一個完美的解決方案。這樣的克隆猴（模型）對人類疾病研究有重要價值……」；「這是一個新穎的模型，對疾病醫療手段研發極為有用……」；「利用（體細胞）克隆技術獲得遺傳背景一致的猴模型將會加速對疾病發病機理及治療靶點（篩查）的研究進程……」。該成果表明中國正式開啟了批量化、標準化創建疾病克隆猴模型的新時代，為腦認知功能研究、重大疾病早期診斷與幹預、藥物研發等提供新型高效的動物模型；該成果的應用有助於縮短藥物研發周期，提高藥物研發成功率，必將極大地促進生命科學和醫學的發展，加快我國新藥創製與研發的進程。
