重磅！世界首例生物節律紊亂體細胞克隆猴模型誕生，對疾病研究和藥物研發價值不可估計

在中科院神經所非人靈長類平台，一只半歲多的猴子最近變得緊張焦慮，總是抱著頭躲在孵育箱角落里，看見保育員會害怕地躲避。它是從一只生物節律紊亂的公猴的體細胞克隆而來，如今正顯現出相似症狀。

半歲多的生物節律紊亂體細胞克隆猴。中科院神經所提供

這只生物節律紊亂體細胞克隆猴有些焦躁不安

這不尋常的一幕，事關藥物研發的一道世界難題——沒有遺傳背景干擾的實驗鼠離人太「遠」，非人靈長類動物又存在遺傳背景差異，難以開展臨床前藥效評估。1月24日，上海科學家宣布創建了世界首例生物節律紊亂猴及其克隆後代，論文發表在大陸頂級綜合期刊《國家科學評論》上。這一科學成果突破了利用活體獼猴體細胞克隆的難關，開啟了標準化創建疾病克隆猴模型的新時代，有助於縮短藥物研發周期，提高藥物研發成功率，將極大地促進生命科學和醫學發展。

生物節律紊亂會引發睡眠障礙和衰老

「想到接下來要開展的生物節律研究，我真的很興奮！」中科院神經所研究員張洪鈞告訴解放日報·上觀新聞記者。所謂生物節律，是生物內在的時間控制系統，以24小時為周期。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，都有各自的「生物鐘」，比如蜘蛛在半夜結網，公雞在拂曉打鳴。生物節律在維持機體的睡眠/覺醒、體溫、代謝、器官功能和適應環境變化方面扮演著重要角色。

當下，人們頻繁加班、跨越時區和熬夜，面臨著「生物鐘」紊亂的困擾。一旦生物節律紊亂，可能會引發睡眠障礙、衰老、神經退行性疾病（如阿爾茨海默病）、精神類疾病（如抑鬱症）、糖尿病、腫瘤以及心血管等疾病，因此對生物節律的研究意義非同尋常。2017年諾貝爾生理或醫學獎正是頒發給了在生物節律領域做出貢獻的三位科學家。

生物節律的基礎研究與轉化干預目前亟需好的生物模型。然而，傳統的小鼠和果蠅模型與人的晝夜活動周期、腦結構和代謝速率存在明顯差異。非人靈長類動物與人最為接近，建立非人靈長類生物節律紊亂模型迫在眉睫。2016年9月，在中科院和上海市大力支持下，研究團隊首次利用基因修飾方法，得到了5只生物節律核心基因BMAL1缺失的獼猴。「猴子表現出害怕人，避免與人對視等精神問題，這些症狀以前很難在小鼠身上探測到。」張洪鈞說，它們總是蜷縮在猴籠角落里，出現了抑鬱、焦慮，它們的睡眠也大幅下降，類似於衰老情形。這為模擬人的節律紊亂相關疾病邁出了關鍵的第一步。不過，通過基因敲除方法獲得的第一代模型猴，容易產生嵌合體，這成為了研究的最大阻礙。由於這5只猴的生物節律紊亂嚴重程度不一致，還無法作為理想的動物模型。

第一代生物節律核心基因BMAL1缺失的獼猴，正是它為5只克隆猴提供了體細胞

首次利用成年猴體細胞克隆成功

2017年底，世界上首批體細胞克隆猴「中中」「華華」誕生在了中科院神經所非人靈長類平台。能否利用克隆猴技術，構建出疾病模型猴？

「可以說是馬不停蹄，我們很快投入到了新的任務中，在國際上首次獲得了5只遺傳背景一致的生物節律紊亂克隆猴。」中科院神經所孫強研究員介紹，最大的一只出生於2018年7月12日，已脫離人工哺乳，表現出了沒有安全感地抱著頭。最小的一只2018年10月12日誕生，不幸最近感染肺炎去世。

最大的生物節律紊亂體細胞克隆猴，總是沒有安全感地抱著頭。中科院神經所提供

克隆猴似乎有些害羞

抱著毯子的克隆猴

劉真研究員介紹，此次克隆有兩個技術突破。第一，不同於「中中」「華華」從流產猴的胚胎體細胞克隆而來，這次選擇了1只一歲半、睡眠紊亂最明顯的猴子來提供體細胞，被國際同行評價為「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」。盡管克隆技術路線是一致的，但在效率上略高於「中中」「華華」，這將在很大程度上打消人們對於克隆技術效率的擔憂。第二，首次利用基因編輯猴的體細胞得到克隆後代。「中中」「華華」都是野生型猴，從疾病研究的角度來說，不如基因編輯猴的克隆後代，這也回答了「攜帶有特定基因編輯的體細胞是否可以用來克隆」的疑問。

有些頑皮的克隆猴

克隆猴看上去非常警惕

小克隆猴似乎已經開始思考「猴生」

縮短藥物研發周期，降低研發成本

「腦疾病的社會負擔越來越大，平均每個腦疾病藥物需耗費數十億美金和10年以上時間，失敗率大於90%。有了疾病猴模型，有望縮短藥物研發周期，降低研發成本。」中科院神經所所長蒲慕明院士說。一個藥物在臨床前，需要在動物身上檢驗安全性、代謝情況和藥效評估。通過近親繁殖20代產生的小鼠，雖然沒有遺傳背景干擾，但由於和人的差異太大，許多神經類、精神類藥物，即使90%在小鼠身上有效果，但到了臨床還是無效可能有副作用。國際上許多知名藥企，每年用約10萬只獼猴來做藥物安全性和代謝檢測，但由於沒有合適的非人靈長類疾病模型，很難開展藥效檢測。「獼猴5到6年才能有一代，無法通過近親繁殖手段得到遺傳背景一致的實驗猴，最好的辦法就是克隆。」

5只生物節律核心基因BMAL1敲除的克隆猴。中科院神經所提供

「現在只是一個起點。」蒲慕明介紹，接下來將研制系列疾病模型猴，包括抑鬱症、帕金森症和阿爾茨海默症等腦疾病，以及免疫缺陷、代謝紊亂、腫瘤等疾病。這些腦疾病模型克隆猴，未來將有助於解析腦重大疾病的致病機理、確立預警和早期診斷指標、進行干預和治療等。「建立基於疾病模型猴的非人靈長類平台，將成為中國腦計劃的一大亮點。」

1月23日，中科院神經所和中科院上海藥物所簽訂了戰略合作框架協議，後者有20多種藥物將進入臨床，雙方將共建非人靈長類藥物篩選模型。目前，已有多家制藥企業對疾病克隆猴表示了濃厚興趣。未來，G60腦智科創基地將建立相關產業平台。