研究中使用的轉基因自閉症猴。仇子龍供圖
猴年將至，一項由中國科學家完成的「猴子研究」登上了國際頂尖學術期刊。與2014年受到極大關注的基因敲除猴成果不同，在這篇1月26日發表於《自然》（Nature）的論文中，科學家在食蟹猴中轉入了人源基因MeCP2（全稱是methyl-CpG binding protein 2，即第二個與甲基化DNA結合的蛋白質），針對的是一種複雜的神經系統疾病——自閉症譜系障礙。
自閉症，也叫孤獨症，患者會表現出社交障礙、重複刻板行為、語言發育遲緩等情況，全世界有很多兒童和家庭深受影響。目前來說，自閉症仍是一種神經基礎還很不清楚的症候群。對於研究自閉症等神經系統疾病來說，一大挑戰是缺乏良好的動物模型，新發表的這項工作第一次構建出了一種非人靈長類動物模型，將為自閉症提供一個與人類更為接近的平臺，將人們對自閉症的認識和幹預能力大大推進一步。
這項工作的主要完成人是中國科學院神經科學研究所的仇子龍研究員。在新浪微博自稱「求導」的仇子龍或許是國內做自閉症基礎研究的科學家中最熱心科學傳播的。自2009年回國擔任課題組長起，他在科研工作的同時，在科學松鼠會的群博寫過關於自閉症研究歷史的長文《自閉症的生物化學》，通過「果殼時間」「菠蘿科學獎」「科幻星雲獎」等各種活動多次向公眾介紹什麼是自閉症、自閉症的遺傳因素以及他和同事所嘗試建立的多種自閉症動物模型。
仇子龍研究員在實驗室。仇子龍供圖
本次工作最終被接收後，「求導」在微信吐槽，這個工作「做了五年半，投稿兩年半，被《自然》拒過兩次後死裡逃生，修了六輪」，如此艱難的工程似乎在高產的神經所裡打破了多項記錄，比如耗時最長、參與人數最多等。別的不說，為了證明轉入的突變基因是否有可能遺傳，他們一直等到第一代轉基因猴生下了第二代小猴子並進行分析，耗時之長可想而知。有參與課題的學生說，這是一個勵志經典。
果殼網科學人：為什麼說對於自閉症的研究，靈長類動物模型比過去用大鼠、小鼠做的動物模型更為重要？
仇子龍：用大鼠小鼠其實也可以模擬一部分自閉症的表型，但我們知道，鼠的大腦還是和人類的大腦相差太遠，無論是尺寸還是結構，比如鼠腦就沒有人類大腦那樣的溝回和腦區。用小鼠可以模擬一些基本的情緒（例如恐懼記憶、空間學習等），但對於複雜的社交行為，用小鼠實驗模擬出的結果就不那麼令人信服了。實際上，要用小鼠模型模擬神經系統疾病都是有困難的，不光自閉症，所有的大腦疾病，老年痴呆症也好、帕金森症也好、其他退行性疾病也好，都面臨這個問題。像在人類裡觀察到的大腦神經元死亡現象，在小鼠裡都沒有。而靈長類動物模型得出的結果相比小鼠模型就往前推進了一大步。
果殼網科學人：用小鼠模型的自閉症研究相對較多，發展了一些行為學實驗的檢測方法，但對於新的靈長類模型，行為學實驗是如何設計的？
仇子龍：這是一個核心的難點。對於猴子來說，什麼是類似自閉症的行為，之前完全沒有定義，這點是我們慢慢摸索出來的。為此我們找了好多六七十年代的關於猴子行為學的文獻。
首先是檢測自發的重複性刻板行為，也就是我們文章中的第一個行為學結果，指的是猴子自己會在籠子裡打轉。然後，我們測試了猴子的焦慮行為，這也是從靈長類行為學的文獻中借鑑來的。當人走進籠子時，猴子會叫，反映它們害怕的情緒，而轉基因猴的叫聲會比一般的猴子更響。
正常猴子行為。視頻提供：仇子龍
自閉症猴子行為。視頻提供：仇子龍
接下來是社交行為，這在以前定義得很少，我們在這方面和中科院昆明動物所的胡新天老師合作。他們一直在研究猴子的行為，2011年在PNAS上發表了一篇文章，報導了小猴子如果從小就和媽媽分開，成年後的情緒會受到影響，他們用到的分析就是猴群中的交互行為。
當時看到那篇文章後，我們趕快問他怎麼分析。根據他的建議，我們分析了猴群中猴子坐在一起（也叫「並坐」）的交互行為。因為猴子中間很少有語音交流——即使有，我們也聽不懂；而它們坐在一起，是一種比較典型的社交行為的象徵，也便於觀察，可以用作行為學實驗的一個標準。我們在連續一個多星期的時間內，每天選取一個固定的時間，將猴子們從生活籠轉移到觀察籠進行觀察。這個實驗我們做得很細，有不同時間的檢測（即猴子一歲、兩歲、三歲時），也有不同的搭配（即熟悉的猴子之間、以前不認識的猴子之間等），從而確信MECP2轉基因猴確實是有社交行為的異常。
猴子的典型社交行為：並坐。視頻提供：仇子龍
果殼網科學人：有哪些行為是MECP2轉基因猴和正常猴之間區別不明顯的呢？
仇子龍：我們發現，在簡單的認知行為上，MECP2轉基因猴是沒問題的，比如簡單的尋找食物。
但是，在複雜的認知行為上，比如根據兩邊特定的形狀來選擇哪一邊有食物，就出現了一個有趣的結果。這個學習任務本身很難，對於野生型的猴子來說，我們的實驗中也只發現了一隻猴子可以學會。不過，沒學會也沒關係，因為隨機選的話也有50%的機率選對。可是我們發現，這個實驗中的三隻轉基因猴不管學沒學會、不管有沒有食物的獎勵，在測試時總是「固執地」選某一邊。也就是說，我們在認知行為中也發現了MECP2轉基因猴有類似刻板的行為。
轉基因自閉症猴。仇子龍供圖
果殼網科學人：目前已知自閉症譜系障礙和很多基因是相關的，您為什麼會選擇MeCP2這個基因呢？
仇子龍：接近百種基因會導致自閉症，有的是因為突變，有的是因為倍增。科學家在五六年前發現，MeCP2這個基因在拷貝數增加後會導致人的自閉症，外顯率非常強，男孩攜帶倍增的MeCP2百分之百會出現自閉症，所以MeCP2是一個相關性很強的自閉症基因。但如果問所有自閉症病例中有多少是因為MeCP2這個基因突變，其實是很少的，在一百個患者中，可能只有幾個病例，比例不會超過3%。
值得注意的是，這百來個基因之間並不是沒有聯繫的。就像我們最近發現，MeCP2 可以影響其他自閉症基因，比如PTEN基因等。這就說明，我們未必需要一一研究這一百種基因，可能只需要關注其中幾種就行了。所以我們覺得，雖然由MeCP2一種基因引起的自閉症病例很少，但它在自閉症相關的基因網絡裡，有著重要的意義。
果殼網科學人：在兩次被拒和六輪修改的過程中，這個工作有了哪些提升？
仇子龍：第一次拒稿，主要原因是一開始遇到的編輯覺得我們做的轉基因猴不太重要，於是很快拒稿了。
一個星期後，《自然》分管神經系統疾病的編輯回來，覺得我們的工作挺有意義，又把文章「撈」了回來，重新給了我們機會。但這個過程讓我們意識到，儘管做轉基因猴本身很不容易，但還不夠，還必須配合更詳細的分析。於是我們花了半年的時間，補充了原先沒有的社交行為實驗，在2013年年底第二次投了回去。新的審稿人意見認為，我們需要做更多的行為學實驗，回答一些問題。但第二次被拒，最主要的原因是我們沒能回答他們最感興趣的問題，也就是轉入的外源基因在染色體裡的分布。當時從技術上我們很難去分析，沒有答案。
直到2014年底，我們得到了第二代轉基因猴，又通過其他技術得以分析轉基因的定位。看到我們的進展後，編輯要求我們寫信描述一下可以做哪些實驗，編委會據此答應給我們非常罕見的第二次修改後投稿的機會。所以從2015年年初開始，我們又花半年時間組織了新的實驗。沒想到編輯還是不滿意，根據編輯意見，我們補充了用剛剛斷奶的小猴子所做的行為實驗，描述了我們觀察到的結果——剛剛斷奶的小猴子就有很明顯的社交行為表現，而轉基因的猴子從小就不喜歡和別的小猴子坐在一起。拿到這個結果也讓我們很吃驚：第二代轉基因猴攜帶的外源基因只有第一代的半數不到，但即使這樣都有很強的表型。
果殼網科學人：這項工作有長時間停滯的階段嗎？
仇子龍：我們得到轉基因猴之後，學術界質疑很多，主要是關於如何證明觀察到的行為學表現是由轉入的基因所引起的。對於一個嚴肅的學術文章，科學家會關心這些行為學特徵是否很特異、和人的自閉症有多像、是否會遺傳到下一代。如果是小鼠，可以解剖檢測，但對於活的猴子不能這麼做，那就回答不了轉基因猴的大腦是否真的特異性地表達了轉入的基因。直到2014年底，有一隻轉基因猴因為身體原因意外死亡，我們趕快進行解剖，才回答了審稿人那些刁鑽的問題。要感謝那隻為了科學事業意外犧牲的猴子。
果殼網科學人：最大的壓力來自哪方面？
仇子龍：技術變化很快。2009年前後，利用慢病毒轉入外源基因的技術變得成熟，我們開始製備轉基因猴，這在當時還是很難的事情。2012年TALEN技術出來，人們可以做基因敲除的動物；2013年，CRISPR技術出來，可以更高效地做基因敲除動物。很快，至少基因敲除變得好像不那麼難了。
所以時間推進到2014年時，我們整個技術上的先進性就沒有了。但新技術對於我們研究的問題來說並不那麼有用，因為MeCP2基因是倍增後導致嚴重的自閉症，做基因敲除並不能實現用猴子模擬自閉症的目的。這讓我們當時處於一種不知如何改進也不知如何包裝的迷茫狀態，甚至對用慢病毒做的轉基因猴究竟能起什麼作用產生了很大的疑問。等到我們堅持做完第二代轉基因猴的分析，其實是抱著「沒關係，不管怎樣已經盡力了，該做的已經都做了，做事在人，成事在天」的心態。
果殼網科學人：這個工作花費了這麼長的時間，對具體的執行人也有不一樣的要求？
仇子龍：神經所的轉基因平臺承擔了前期的轉基因動物製備工作，接下來的分析工作由我們課題組完成。但是，行為學分析不僅工作量非常巨大，而且結果未知，無法預知是否會有陽性的結果，更無法預知這個工作什麼時候才能發表。讓學生來做風險性這麼高的工作就不太現實。
這篇文章的共同第一作者李霄是幾年前作為技術員加入我們課題組的一名碩士生，是個做事非常仔細的男生，受過很好的基礎訓練。我告訴他，這個工作很重要，但是要冒很大的風險，無法考慮投入產出。他最後獨立完成了行為學的所有分析。一個重要的工作怎麼來讓青年科研人員有動力來承擔，這也是一個挑戰。
李霄（左）和仇子龍。仇子龍供圖
果殼網科學人：對於自閉症的研究，得到動物模型只是一個開始，你們目前在做和接下來會做什麼？
仇子龍：如你所說，這只是一個開始。動物模型要能用來做事，否則就沒有意義了。我們現在在做的第一件事是把這種含有人類基因突變的猴子運到了神經所的腦成像平臺，做磁共振腦成像，分析猴子大腦和自閉症患者的大腦有什麼共同點。之前有文獻顯示，人類自閉症的一些重複刻板行為、社交障礙和人的某些腦區有相關性，但那些研究並不知道相關的遺傳因素，所分析的上百個自閉症病例都不知道是和什麼基因突變有關的。而我們現在有一個明確的MeCP2基因突變，並且動物也表現出了刻板行為和社交障礙，所以接下來要分析，在轉基因猴中找到的腦區異常是否跟文獻裡報導的一樣。這裡也就體現出了用猴作為動物模型的優勢，如果是小鼠的話就完全無法與人腦做這樣的比較。初步得到的結果非常令人振奮。
接下來有幾件重要的事情可以做，包括各種幹預，藥物幹預、物理幹預、基因療法等等。藥物來說很難，因為現在幾乎沒有針對自閉症的藥。因而我個人認為，可以考慮怎麼從根源上來改變。我們清楚轉基因猴的自閉症是基因倍增造成的，那在我們的動物模型上就可以嘗試一些暫時還沒法在人身上用的方法，做一些基因的編輯。
果殼網科學人：對於公眾來說，聽到一個與疾病相關的基礎研究取得重要進展時，最期待的是臨床上的意義。但實際上，這項工作要到臨床應用還有很大的距離？
仇子龍：我們認為這個工作的臨床意義很大，但不能說有了這個動物模型馬上就可以用來篩選藥物。藥物篩選是很慢的。我們可以用這個模型去問，人類那麼複雜的大腦究竟什麼地方出了問題。並且，一旦出了問題，我們也許可以不用藥——因為對於神經系統來說，藥物未必能直接起到作用，而是可以用一些非創傷的方法，比如腦電刺激或經顱磁刺激等幹預方法。一旦在猴子身上發現了有效的幹預方式，很容易過渡到人類。這是為什麼猴子模型那麼受重視的原因。
果殼網科學人：仇老師是特別熱心科學傳播的科學家，無論是在傳統的線下講座還是網上的爭論，都做過很多自閉症的科普，那麼遇到過哪些比較普遍的對自閉症的誤解？
仇子龍：普遍的誤解有好幾點。最大的誤解是不知道自閉症的起因，有人錯誤地認為自閉症是因為媽媽懷孕時吃了什麼，或是因為打疫苗。我要強調，自閉症肯定是基因變化引起的，但基因的因素非常複雜，有的時候是先天突變，有的時候是隱藏突變，有的時候是體細胞的嵌合，等等。測量基因突變的手段目前也在飛速發展。可以肯定，自閉症絕對不是打疫苗引起的，也不是後天的某些免疫缺陷引起的。但要注意，某些自閉症孩子的確會出現異常過敏原，但不是說單單因為過敏就產生了自閉症。
另一方面，好多自閉症孩子的家長在帶孩子進行康復治療時，容易遇到非官方的機構給你灌輸一些莫名其妙的觀點，比如飲食療法、針灸治療等非主流的所謂康復療法。本來家長已經有很大壓力，如果再給他們那麼多完全未經確證的、有很大可能是騙錢的方法，造成的影響非常壞。
果殼網科學人：這也說明，真正在做自閉症研究的科學家更有必要多做科普的工作吧？
仇子龍：其實科學家做科學傳播最關鍵的是需要一個平臺，尤其是需要一個權威的、公信力高、有學術辨別能力的媒體平臺和傳播渠道來發聲，比如果殼網。有些人可能會有疑問，你們科學家怎麼不去做傳播？從科學家的角度來說，其實會遇到很多去做科學傳播的邀請，但如果把科學家放到沒有公信力的媒體平臺，你說的話根本沒人相信，效果適得其反。這是需要科學家和傳播平臺相互配合的事情。
2010年，科學家演講平臺「果殼時間」（後來的「未來光錐」）為仇子龍拍攝的照片。仇子龍供圖
果殼網科學人：仇老師去年參加了星雲獎開幕式，當時也做了關於自閉症的報告。之後我看到小姬發了一條微博說，「聽完科學家的演講發現，科幻裡的東西已經不是科幻，實驗室裡的研究比科幻還要遠」。站在做科研的角度，您覺得哪些現在聽起來科幻的事情，將來可能變成現實？
仇子龍：其中之一是疾病的基因測序。自閉症也好，其他精神疾病也好，或者其他一些遺傳疾病，通過基因組測序，可以很快找到病因。這在目前已經有很快的發展，並且仍在陸續發展。對於複雜的精神疾病，接下來幾年會有的一個很大改觀是，終於可以找到遺傳上的致病因素。找到了一百個和自閉症有關的基因，那對於自閉症的致病因素來說不是答案。目前我們和上海精神衛生中心合作，在中國的自閉症患者中找致病因素，已經找到了上百個病例，期待得到一個答案。
果殼網科學人：作為一個科幻愛好者，有沒有和科幻作家進行「碰撞」，比如提供一些想法給科幻作家，或者從科幻作家的作品中得到做科研的靈感？
仇子龍：我原來也想過我們的故事可以給科幻作家提供一些素材，後來發現這是個很naive的想法，因為科幻作家的想像力非常豐富。比如我跟劉慈欣提到我的一個想法，人的自閉症基因是不是可以作為一種基因武器。大劉馬上就說：我看過一本書，就是跟你說的一樣。哎呀，原來已經有人寫過啦！人的想像力真是無窮的。所以，基本上不用考慮向科幻作家提供什麼素材。但是，經常的交流是很好的。大劉後來很喜歡和我們科學家聊天，是因為他可以從中知道真正的科學進行到了什麼程度。
另外一個例子，是我和杭州的科幻作家趙海虹老師的交流。她給我看了她的一份稿子，寫到一個關於嗅覺的故事，讓我看看裡面的科學內容對不對。我看到裡面有提到嗅葉，告訴她哺乳類的大腦裡是沒有嗅葉的，幫她改了一些諸如此類的科學描述。類似這樣的交流讓我覺得很有意思，我也相信科學家和科幻作家之間能有很多交流，科學和科幻很大程度上確實是相輔相成的，期待與科幻作家有更多的交流。（編輯：odette）