我区与中国科学院神经科学研究所近日在佘山g60脑智科创基地举行“生物节律紊乱体细胞克隆猴模型”重大成果发布会,会上宣布在世界上首次成功构建了一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。我国顶级综合英文期刊《国家科学评论》在线发表了相关系列研究论文。
生物节律俗称“生物钟”,雄鸡报晓、蜘蛛半夜结网、向日葵清晨开花……自然界中的生物大部分都按照时间周期来调节自身活动。科学家已经注意到,现代生活所带来的人类生物节律紊乱与睡眠障碍、神经退行性疾病(如阿尔茨海默症)、精神疾病(如抑郁症)、糖尿病、肿瘤以及心血管疾病等密切相关。然而,由于小鼠、果蝇等传统动物模型与人的昼夜活动周期、脑结构和代谢速率等存在显著差异,极大制约了生物节律紊乱相关疾病机理和诊治手段的研究。因此,建立与人类最接近的非人灵长类动物模型迫在眉睫。
以国家重大需求为导向,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在中国科学院战略性先导科技专项(b类)“脑认知与类脑前沿研究”和上海市市级科技重大专项“全脑神经联接图谱与克隆猴模型计划”的大力支持下,经过两年多努力,在国际上首次成功构建了一批节律紊乱的基因编辑猴和克隆猴。观察这批生物节律紊乱疾病模型猴,科学家已经发现其体内与炎症、抑郁等相关的基因表达水平显著上调。该成果表明,我国开启了批量化、标准化创建疾病克隆猴模型的崭新时代,将为脑认知功能研究、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、提高药物研发成功率,将极大促进生命科学和医学发展,加快我国新药创制与研发。
2017年,“中中”“华华”的成功克隆解决了让野生猕猴遗传背景一致的问题,却未能解决疾病模型猴的构建难题。这一次,在严格遵循科研伦理的前提下,中科院神经科学研究所张洪钧、孙强、刘真团队首次通过敲除“关键基因”的方法,获得5只生物钟紊乱严重程度不同的疾病猴。随后,他们从中选取了一只紊乱特征最为明显的猕猴作为克隆“原型”,通过采集其体细胞的细胞核,最终获得5只克隆疾病猴,目前年龄最大的已超半岁,年龄最小的也已超过3个月。至此,疾病模型猴的构建难题被攻克。
目前,世界上最常用的疾病动物模型如小鼠、果蝇都与人相差甚远,其科研结论很难推广到人体,所以新药研发即使通过了动物实验,进入临床阶段还会有高达90%的失败率。而临床试验则是药物研发投入资金最密集的阶段,如果可以提高新药在动物实验期的准确率,将大幅提升新药研发效率、节省数以亿元计的研发费用。同时,人类很多与神经系统相关的疾病,如阿尔茨海默症、自闭症、心脑血管疾病等,很难通过小鼠来模拟。“没有猴子作为实验动物模型,神经科学很难有实质性推进。”中国科学院神经科学研究所所长、中科院院士蒲慕明说,这就是神经所毕十年之功,全力攻克克隆猴及疾病模型猴这一难关的原因。
“脑疾病模型克隆猴未来将用于解析重大脑疾病,确立脑重大疾病预警、早期诊断各种指标,并研发脑疾病干预、治疗与康复的新方法。”蒲慕明表示,“野生型猴自然繁殖比较慢,而克隆猴一年内就可以构建。这一成果也有助于节省实验动物用量、准确判断药效,可望有力推动我国新药创制与研发。”
去年7月17日,区政府与中国科学院神经科学研究所签约合作建设g60脑智科创基地,打造具有全球影响力、国家级、辐射长三角的非人灵长类疾病模型研发、脑智技术研发与产业化、创新脑疾病诊治手段研发和产业基地,创建覆盖基础研发-转化研究-成果产业化全链条的功能体系,将松江建设成为长三角地区脑科学与智能领域新高地。我区同时挂牌“g60脑智科创基地”“中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(上海松江)”和“上海脑科学与类脑研究中心(松江基地)”,共同支撑g60脑智科创基地项目建设。