本報記者 馬愛平
在中國農業大學涿州教學實驗場上，一陣嘹亮的機器鳴笛聲響起。日前，世界上第一個將豬和靈長類動物定位為模式動物的大科學設施——模式動物表型與遺傳研究國家重大科技基礎設施宣布開工建設。
這是在我國乃至國際上的一個創舉性的工作。
「模式動物表型與遺傳研究國家重大科技基礎設施包括豬和靈長類動物兩個分設施。該設施的建設將確立我國在國際上以豬和靈長類動物為模式動物開展生命科學研究的領先地位。」該項目總指揮、中國農業大學校長孫其信表示。
全面詮釋人類重大疾病需要新型模式動物
「為了解生命和解決困擾人類的健康問題，人們引入了模式動物的概念，模式動物為人類研究自身生命活動提供了重要參考。」該項目首席科學家、中科院院士孟安明說。
「在生命科學、人類醫藥和健康研究領域，實驗動物在生命活動中的生理和病理過程與人類或異種動物都有很多相似之處，並可互為參照，一種動物的生命活動過程可以成為另一種動物或者人類的參照物。」項目副首席科學家、中國農業大學生物學院教授趙要風說，把一些需要研究的生理或病理活動相對穩定地顯現在標準化的實驗動物身上，供實驗研究之用。這些標準化的實驗動物就稱為模式動物。
百餘年來，線蟲、果蠅、小鼠等模式動物為推動生命科學研究和人類醫學發展作出了不朽貢獻。「但是，由於這些動物與人類之間存在極大的種屬差異, 致使創建的人類疾病的動物模型很難同時滿足理想的動物模型的三個一致性條件，即與人類疾病具有相似的發病機理（疾病同源性）、與人類疾病具有相似的行為表象（表象一致性）、與人類疾病具有相似的藥物治療反應（藥物預見性）。」趙要風說，因而要更加全面地詮釋人類重大疾病，還需要新型的大型模式動物。
「以豬和靈長類動物作為大型模式動物，將是未來研究人類生命活動規律的重要參考，是突破現有模式動物研究瓶頸的新途徑和新希望。」孟安明說。
豬在解剖學、生理學等多方面與人十分相似
靈長類動物是人類的近親，在研究人類特有的神經和精神疾病、傳染性疾病方面具有不可替代性。
那麼，豬為什麼會被選為模式動物？
趙要風說，小型豬成年體重45千克左右。豬在解剖學、生理學、疾病發生機理、基因水平、蛋白功能乃至機體大小方面與人十分相似，已經成為研究人類生命基本活動規律、重大人類疾病和新藥研發的最好模式動物之一，特別是在代謝性疾病和心血管疾病方面。
「在心血管疾病如腦動脈硬化、冠心病模型等方面，豬與小鼠相比具有更多優勢。豬的心血管在解剖上和生理上與人類最相似，豬心臟的大小和比重與人十分相近，在主動脈弓、冠狀動脈血流、血液動力學、心肌收縮力等結構和生理參數上也與人高度相似；豬有著與人類相似的血管、心臟形態，因此豬的心血管疾病模型病因、病理方面與人高度相似，且其心臟的組織損傷修復也與人類的相關過程類似；此外，豬對心血管藥物的反應性與人具有相似性。」趙要風表示。
「利用豬與人組織器官的高度相似性，研究人員可以更加透徹地解析在其他模式生物中無法模擬的人類相關疾病的產生機制。這將為推動相關的治療手段、研發新的治療藥物和創製更好的解決策略奠定重要的基礎。」孟安明說。
為人類疾病治療、異種器官移植等提供支撐
模式動物表型與遺傳研究國家重大科技基礎設施，由中國農業大學和中科院昆明動物所分別負責豬和靈長類兩個分設施的建設。
「每個設施都包括4個方面的建設內容，模式動物生產和培育系統、表型分析系統、遺傳分析系統和信息處理與智能自動化管控系統。」趙要風說。
設施建成後，將形成標準化的模式動物生產平臺、智能化的模式動物表型測定平臺、高通量的模式動物遺傳分析平臺、海量數據整合與儲存平臺、異種器官移植研發平臺、動物分子育種技術研發平臺、精準化的人類疾病模型製備平臺,以及模式動物科普展示教學與示範平臺。
「這8個平臺的功能互為補充，可以滿足心腦血管疾病、代謝性疾病、神經精神性疾病、傳染性疾病等研究的需求，收集並分析全面的表型與遺傳數據，構建表型與遺傳之間的關係。」趙要風說。
此外，人源化器官的研究也是該設施的重要亮點。「未來希望可以創造和提供更多的人類重症疾病的器官替代來源，相關的研究機制和生命規律解析的經驗和結果，也將推動我國的豬畜牧產業這一支柱產業的突起。」孟安明說。
《科技日報》2019年9月9日第8版
責任編輯：劉錚