中國科學院神經科學研究所非人靈長類研究平臺，數只一模一樣的猴寶寶住在孵育箱裡，大多尚未斷奶，而它們的坐高也比奶瓶高不了多少，稚態可掬。聽到人的腳步聲，猴寶寶茫然地抬起頭，其中一隻對來客似乎尤其不待見，" 死守 " 著自己的小被子，不時還抱頭蜷縮。
圖說：5 只生物節律紊亂體細胞克隆猴誕生 中科院神經科學研究所供圖
去年 1 月 25 日，我國科學家宣佈了世界首例體細胞克隆猴 " 中中 "" 華華 " 的到來。一年後的今天，還是在上海，他們如約帶來了新的好消息—— " 中華 " 姐妹有了重要的小夥伴，5 只生物節律紊亂體細胞克隆猴誕生。這些全球首批疾病克隆猴，是在過去半年裡陸續來到這個世界的，猴寶寶即將共同迎來它們的第一個春天。而科學家們似乎也看到，克隆猴模型應用於生命科學研究的 " 春天 " 就在前方。
生物節律對機體健康很重要
或許你還記得 2017 年諾貝爾生理學或醫學獎的關鍵詞：生物鐘！蜘蛛半夜結網，向日葵在清晨開放 …… 自然界中的大部分生物，無論是簡單的單細胞生物，還是複雜的哺乳動物，都擁有按時間節奏調節自身活動的本領，這被稱為 " 生物節律 "。在維持機體內在諸如睡眠 / 覺醒系統、體溫計、代謝和器官等的生理功能、適應環境的變化方面，生物節律系統都扮演了重要角色。
一旦生物節律紊亂，則可能產生睡眠障礙、阿爾茨海默病、抑鬱症、心血管等疾病。全世界的研究者已經發現了數十個與生物節律有關的基因，其中不少還以 " 時間 " 命名，如 Clock（鍾）、Period（週期）等。" 生物節律基因的缺失會導致衰老慢病的發生，例如 BMAL1 缺失造成早衰、Clock 缺失造成糖尿病、Per2 缺失則會形成腫瘤。" 中科院神經科學研究所生物節律與衰老疾病研究組組長張洪鈞研究員介紹。
圖說：出生沒多久的克隆猴躲在孵育箱的角落裡 郜陽 攝
基礎研究與轉化干預，亟需好的生物模型。中科院神經所主攻的腦科學領域，更是如此。現階段，腦疾病治療面臨諸多難題：致病機理不清楚，缺乏特異的藥物靶點，藥物研發緩慢、失敗率高以及臨床前藥物檢測所用的動物實驗模型不合適。" 傳統模式的小鼠，作為與人類相反的夜行性動物，顯然不是特別合適。小鼠可以做藥物安全性和代謝的測試，但藥效評估非獼猴不可。" 中科院院士、神經科學研究所所長蒲慕明表示，" 獼猴除了具有晝行性這一特性，在腦結構和功能上與人類高度相似，可以用來研究腦疾病和高級認知功能。" 中科院神經所的多個課題組也意識到，建立非人靈長類生物節律模型迫在眉睫！
敲除節律基因導致抑鬱焦慮
在中科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，上海科學家團隊經過兩年多的努力，首次利用基因編輯技術，敲除了猴胚胎的生物節律核心基因 BMAL1，在 2016 年獲得了一批小猴。等到半年後它們斷奶，研究人員為它們帶上了運動手環，隨時監測到它們的晝夜活動情況。" 我們發現 BMAL1 敲除猴並未按照 24 小時的週期活動，在夜間活動明顯增多。"
張洪鈞展示了 BMAL1 敲除猴與正常猴對照的多組數據波形圖。記者看到，正常猴的晝夜活動分佈規律，而 BMAL1 敲除猴則波形 " 詭異 "。" 行為學分析表明，這些獼猴具有晝夜活動紊亂、睡眠障礙、焦慮和精神分裂等表型。" 張洪鈞介紹，" 我們還測定了那些受節律調節的神經內分泌激素水平，發現幫助進入睡眠的褪黑素在 BMAL1 敲除猴中分泌較少。"
圖說：兩隻生物節律紊亂體細胞克隆猴待在孵育箱內 董純蕾 攝
搬到 " 新家 " 後，正常的猴子總喜歡東看看、西碰碰，對新環境的一切充滿了好奇，聽到腳步聲，還會探出腦袋瞧個究竟。可 BMAL1 敲除猴卻截然相反，一進 " 新家 " 它馬上蜷縮到角落裡，一副 " 生人莫近 "" 我想靜靜 " 的模樣，就連保育員靠近餵食，它都會遠遠躲開。
科研人員還給猴子們做了一個經典的聽覺刺激實驗，在給出的一連串規律的聲音中隨機插入特殊的聲音，記錄猴子聽到聲音時的腦電。實驗發現，BMAL1 敲除猴大腦在識別和反應這些特殊事件的能力上不如正常猴，這與精神分裂患者的情況類似。
圖說：非人靈長類平臺工作照 中科院神經科學研究所供圖
體細胞克隆技術再立新功
" 非人靈長類實驗動物，曾在人類攻克傳染病等各種疾病的征程中，發揮了重要作用。" 一如往常，中科院神經科學研究所非人靈長類研究平臺主任孫強研究員，反覆表達對實驗動物的感激，" 科學的發展需要非人靈長類模式動物。"
然而，通過基因敲除方法獲得的第一代模型猴並不能讓科學家們滿意——遺傳背景和基因編輯嵌合率的差異，讓五隻 BMAL1 敲除猴表現出的症狀各有不同，它們還不是理想的動物模型。
團隊將目光瞄向了克隆猴——這項去年讓全世界點讚的生命科學領域裡程碑式突破。成體細胞克隆能成功嗎？效率如何？基因編輯過的細胞能否被克隆？問號接二連三。" 如能攻克，就可彌補獼猴繁殖週期長、單胎數量少的不足，並構建出足夠數目的、具有統一遺傳背景的動物模型。" 孫強表示。
圖說：BMAL1 敲除猴 A6 躺在獸醫王燕的臂彎裡 郜陽 攝
在此前一系列的研究基礎上，孫強團隊採集了一隻一歲半的、睡眠紊亂最明顯的 BMAL1 敲除猴 A6 的體細胞。顯微鏡下，偏振光依舊閃得發亮，如今已是中科院神經科學研究所靈長類生殖工程研究組組長的劉真研究員手持細針，穿過直徑僅數十微米的體細胞，和一年多前相比，劉真顯得更熟練，也更從容。" 克隆‘中華’姐妹時，用的是母猴流產的胚胎細胞，這次我們使用了是成年體細胞。" 劉真告訴記者。
通過體細胞克隆技術，團隊獲得了五隻 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。" 去年 7 月 12 日，第一隻猴寶寶誕生，重 248 克。而在 9 月 28 日至 10 月 12 日期間，我們又迎來了四隻天秤座猴寶寶。這五隻小猴的細胞核基因型與核供體細胞完全一致，並且它們的任何基因都與代孕媽媽無關。" 劉真介紹，" 第一隻出生的猴子已經斷奶，也出現了 BMAL1 基因缺失的相關症狀。我們會在它 10 個月左右時開展相關性實驗分析。" 最後一隻出生的小猴感染了肺炎不幸夭折，這在冬季出生的野生型猴中也較為常見。
圖說：體細胞克隆猴之一在孵育箱裡活動 郜陽 攝
由中國科學家成功構建的國際上首批生物節律紊亂猴及其克隆後代，填補了生物節律紊亂研究高等動物模型的空白，夯實了我國科學家在非人靈長類研究領域的領跑地位，意味著我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。
" 腦疾病模型克隆猴未來將用於解析重大腦疾病機制，確立腦重大疾病預警、早期診斷各種指標，並研發腦疾病干預、治療與康復的新方法。" 蒲慕明院士表示，" 野生型猴自然繁殖比較慢，而克隆猴一年內就可以構建。這一成果也有助於節省實驗動物用量、準確判斷藥效，可望有力推動我國新藥創制與研發。"
去年，" 中中 "" 華華 " 誕生時，蒲慕明曾說我們的 " 領跑 " 優勢是 1 年，這次呢？" 雖然國外也有團隊開始了克隆技術的攻堅，但我可以肯定地說，我們的領先優勢擴大了！" 蒲先生很是自豪。
今天凌晨，這一成果在我國頂級綜合英文期刊《國家科學評論》（NSR）上在線發表。"《國家科學評論》由中科院主辦，編委則由 190 位國內外知名科學家組成，其中還包括多位諾獎得主。" 蒲慕明介紹。自 2014 年創刊以來，《國家科學評論》全方位、多角度反映國內外自然科學重要研究進展，尤其是中國有代表性的研究突破，影響因子不斷提升。2017 年在全球綜合類期刊中排名第六，而 2018 年的即時排名預計可攀升至第三。" 中國的原創技術當然應該首發在中國人自己的期刊上。" 蒲慕明的話擲地有聲。
圖說：研究成果在線發表於《國家科學評論》 來源 /NSR
" 這是一個新穎的模型，對疾病治療手段研發極為有用！"" 本研究對闡明節律紊亂導致的疾病及相關治療的發展將有助益。" 審稿人也對這一中國原創成果讚賞有加。
" 我們正在開展腦認知工具猴的製備，帶有神經退行性疾病、精神分裂、孤獨症等致病基因的克隆猴的研發。不久後，免疫缺陷猴模型、慢病猴模型、腫瘤猴模型、內分泌紊亂猴模型以及肥胖和糖尿病猴模型也將陸續誕生。" 蒲慕明如是勾勒模型猴研發的未來藍圖，" 或許明年，大家又可以收到體細胞克隆技術效率提升的好消息了！"
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