廣州九龍鎮(zhèn)有一座“豬賓館”，世界首例神經(jīng)疾病基因敲入豬在此誕生。這在帕金森等神經(jīng)退行性疾病研究領(lǐng)域，是一個(gè)里程碑式的標(biāo)志，意味著科學(xué)家可以通過(guò)合適的動(dòng)物模型，更深入地了解神經(jīng)細(xì)胞死亡的機(jī)制，尋找有效的治療方法。

　　廣東科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)四年努力，首次利用基因編輯技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)，成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈癥基因敲入豬，精準(zhǔn)地模擬出人類(lèi)神經(jīng)退行性疾病發(fā)病過(guò)程。這項(xiàng)成果于北京時(shí)間3月30日在線(xiàn)發(fā)表在生物學(xué)頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上，論文共同通訊作者為暨南大學(xué)粵港澳中樞神經(jīng)再生研究院李曉江教授、中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院賴(lài)良學(xué)研究員、美國(guó)Emory大學(xué)李世華（Shihua Li）教授。

　　文/廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者羅樺琳 通訊員黃博純

　　圖/廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者楊耀燁

　　為什么是我？

　　據(jù)悉，豬的心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、皮膚、營(yíng)養(yǎng)需要、骨骼發(fā)育以及礦物質(zhì)代謝等都與人的情況極其相似，豬的體形大小和馴服習(xí)性允許進(jìn)行反復(fù)采樣和進(jìn)行各種外科手術(shù)。與非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物相比，豬的基因多樣、繁殖周期短、一窩產(chǎn)仔多，便于根據(jù)特殊需要進(jìn)行選育。所以，豬的疾病模型用于做藥物篩選、人類(lèi)疾病研究、干細(xì)胞治療的研究結(jié)果，更容易轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。

　　小豬為何生？

　　為攻克人類(lèi)神經(jīng)退行性疾病

　　在廣州黃埔區(qū)九龍鎮(zhèn)有一座 “豬賓館”，里面有一群特殊的小豬，它們身上帶有人類(lèi)的亨廷頓舞蹈癥基因，可以精確模擬這一疾病的發(fā)病過(guò)程。

　　亨廷頓舞蹈癥、阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側(cè)索硬化癥等是當(dāng)今社會(huì)嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的神經(jīng)退行性疾病。這些疾病伴隨年齡漸長(zhǎng)而產(chǎn)生，可遺傳、呈漸進(jìn)性發(fā)展，由于缺乏合適的動(dòng)物模型進(jìn)行藥物篩選，目前尚無(wú)有效的治療方法。亨廷頓小豬正是科學(xué)家為了攻克神經(jīng)退行性疾病而培育的。

　　亨廷頓舞蹈癥是一種罕見(jiàn)的特發(fā)性神經(jīng)變性疾病，臨床主要表現(xiàn)為癡呆和舞蹈樣動(dòng)作。這種病的發(fā)病率不高，為何選擇它作為攻克神經(jīng)退行性疾病的“入口”呢？

　　“神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)制是，致病蛋白變異后沉淀在神經(jīng)細(xì)胞中，造成神經(jīng)細(xì)胞功能紊亂，并引發(fā)神經(jīng)細(xì)胞死亡，從而導(dǎo)致疾病發(fā)生。而亨廷頓舞蹈癥是由單基因（HTT）突變導(dǎo)致的神經(jīng)退性疾病。這是一個(gè)理想的疾病模式，可用于研究蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊如何引起選擇性的神經(jīng)退性病變，是以后研究多基因突變病癥的基礎(chǔ)?！濒吣洗髮W(xué)粵港澳中樞神經(jīng)再生研究院李曉江教授介紹。

　　小豬尋覓記：

　　小鼠猴子都試過(guò) 發(fā)現(xiàn)小豬最合適

　　生活在“豬賓館”中的實(shí)驗(yàn)小豬價(jià)格不菲，為了在神經(jīng)退行性疾病研究中找到合適的動(dòng)物模型，科學(xué)家們走過(guò)不少“彎路”。

　　小鼠作為最常見(jiàn)的動(dòng)物模型，被廣泛地用于研究人類(lèi)疾病機(jī)理和尋找臨床治療方法。但李曉江團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，小鼠腦部結(jié)構(gòu)與人腦部結(jié)構(gòu)存在較大差異，表達(dá)突變基因的神經(jīng)退行性疾病小鼠模型，并不能表現(xiàn)出像病人腦中一樣的典型神經(jīng)細(xì)胞死亡的重要病理特征。許多藥物在小鼠模型中有效，臨床上對(duì)病人往往無(wú)效。為了探索動(dòng)物模型，他開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)移到大動(dòng)物、非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物身上。

　　2008年，“夫妻檔”科學(xué)家李曉江、李世華在美國(guó)Emory大學(xué)合作者的支持下，通過(guò)將外源性的突變基因引入到獼猴的體內(nèi)，成功地建立了世界首只轉(zhuǎn)基因亨廷頓癥猴模型。李曉江說(shuō)，在該模型中，可以明顯地觀察到相應(yīng)的病理特征和行為變化，但表達(dá)外源性致病基因片段的毒性過(guò)強(qiáng)。但實(shí)驗(yàn)中的轉(zhuǎn)基因猴子在出生后很短時(shí)間內(nèi)便死亡，同時(shí)無(wú)法傳代，難以達(dá)到篩選治療疾病的藥物的目的。

　　與果蠅、線(xiàn)蟲(chóng)、小鼠等小型動(dòng)物相比，豬被公認(rèn)為是人類(lèi)醫(yī)學(xué)研究理想的大動(dòng)物模型。作為華南地區(qū)重要的大動(dòng)物疾病模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之一，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院賴(lài)良學(xué)團(tuán)隊(duì)先后建立了50余種在生物醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有重要價(jià)值的轉(zhuǎn)基因和基因打靶克隆豬。2010年，這對(duì)“夫妻檔”找到了賴(lài)良學(xué)，一拍即合，他們合作建立了首例轉(zhuǎn)基因亨廷頓病模型豬。

　　小豬誕生記：“基因魔剪”+克隆技術(shù)

　　然而，豬模型雖具有明顯的表型特征，但不易存活，無(wú)法傳代，這一度困擾著科學(xué)家。人類(lèi)是在某個(gè)定點(diǎn)發(fā)生基因突變而出現(xiàn)亨廷頓舞蹈癥，而已有的轉(zhuǎn)基因技術(shù)是隨機(jī)將外來(lái)變異基因插入動(dòng)物基因組，能否通過(guò)基因編輯技術(shù)，直接將豬的內(nèi)源性基因改變?yōu)橥蛔兓?，從而精?zhǔn)模擬人類(lèi)的發(fā)病機(jī)制呢？

　　2013年，隨著基因編輯技術(shù)（CRISPR/Cas9）被廣泛應(yīng)用于哺乳動(dòng)物中，在國(guó)家科技計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家重大研究計(jì)劃、廣東省科技計(jì)劃等的大力支持下，李世華著手應(yīng)用Cas9技術(shù)來(lái)建立亨廷頓基因敲入豬模型，將人突變的亨廷頓基因插入到豬的內(nèi)源性亨廷頓基因的表達(dá)框中。

　　接下來(lái)，還要通過(guò)克隆技術(shù)培育出亨廷頓小豬?！袄贸衫w維細(xì)胞篩選出陽(yáng)性克隆細(xì)胞并非易事，一定要挑選狀態(tài)最好的細(xì)胞用來(lái)胚胎移植”。負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作的閆森先后篩選了上千個(gè)細(xì)胞，才從中挑出確定帶有突變基因且狀態(tài)最好的細(xì)胞。很快，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用體細(xì)胞核移植技術(shù)進(jìn)行克隆，成功培育帶有突變基因被稱(chēng)為“F1代”的新生豬。該模型不但能夠模擬亨廷頓病患者在大腦紋狀體的神經(jīng)元選擇性死亡的典型病理特征，在行為上也表現(xiàn)出類(lèi)似亨廷頓癥“舞蹈樣”的異常行為。難能可貴的是，這些病理及行為學(xué)表型都可以穩(wěn)定地遺傳給后代。

　　神經(jīng)疾病基因敲入豬的成功，將推動(dòng)我國(guó)發(fā)展出大動(dòng)物疾病模型的醫(yī)藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)針對(duì)阿爾茨海默病、帕金森癥等神經(jīng)退行性疾病以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發(fā)進(jìn)程。同時(shí)，該動(dòng)物模型可用于干細(xì)胞治療等手段的臨床前評(píng)價(jià)，最終造福于人類(lèi)。

　　據(jù)了解，文章共同第一作者為暨南大學(xué)粵港澳中樞神經(jīng)再生研究院閆森副研究員和涂著池博士、中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉朝明。中山大學(xué)、吉林大學(xué)、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)的科學(xué)家們也參與了該工作。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家重大研究計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及廣東省科技計(jì)劃的大力支持。