中國教育在線訊 3月30日，暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院李曉江教授團隊、中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院賴良學教授團隊和美國Emory大學李世華教授團隊合作研究成果「A huntingtin knock-in pig model recapitulates features of selective neurodegeneration in Huntington’s disease」正式在《Cell》雜誌正刊刊出。
（《Cell》雜誌刊出論文）
該論文第一署名單位為暨南大學。暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院閆森副研究員和塗著池博士、中國科學院廣州生物醫藥與健康研究劉朝明為該論文的共同第一作者，李曉江教授、賴良學教授和李世華(Shihua Li)教授為該論文的共同通訊作者。
（團隊成員）
該研究首次利用基因編輯技術(CRISPR/Cas9)和體細胞核移植技術，成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈病基因敲入豬，精準地模擬出人類神經退行性疾病，為開發治療亨廷頓舞蹈病的新手段提供了穩定、可靠的動物模型，也為培育其它神經退行性疾病大動物模型提供了技術範本和理論依據。研究將推動我國發展出大動物疾病模型的醫藥研發產業鏈，也可用於幹細胞治療等手段的臨床前評價，最終造福於人類。
（亨廷頓基因敲入豬模型製備流程圖）
亨廷頓舞蹈症、阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側索硬化症等是當今社會嚴重威脅人類健康的神經退行性疾病。這些疾病伴隨年齡漸長而產生、可遺傳、呈漸進性發展，由於缺乏合適的動物模型進行藥物篩選，目前尚無有效的治療方法。亨廷頓舞蹈病是由單基因(HTT)突變導致的神經退性疾病，這是一個理想的疾病模式，可用於研究蛋白質錯誤摺疊如何引起選擇性的神經退性病變，是以後研究多基因突變病症的基礎。
（團隊成員與「亨廷頓舞蹈病基因敲入豬」合影）
中科院院士裴鋼教授在得知該成果發表後指出，這次我國科學家在豬的疾病模型研究中又取得重大進展，表明我國在大動物模型的研究中已走在世界前列，將極大地推動我國生物醫藥產業的創新發展。
洪岸副校長在3月29日舉辦的「暨南大學、中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院科研成果新聞發布會」上從三個方面指出了該項科研成果的非凡意義：一是我校科研人員研究出全球首例亨廷頓疾病豬基因敲入模型，標誌著中國科學家在大動物疾病研究模型領域取得了重大突破，領跑在世界前沿。二是該成果將為人類疾病發病的機理研究和創新藥物的研發、評價提供重要的技術支撐。三是該成果為國家腦科學與類腦研究重大戰略部署和推進科技成果應用技術的轉化做出了應有的貢獻。她說，廣東是醫藥大省但還不是醫藥強省，在此背景下，廣東的大地孕育出的此項突破性成果，將為推動廣東生物醫藥和藥學的創新鏈、產業鏈發展助力。
該研究得到廣東省高水平大學建設經費的資助，同時也得到國家自然科學基金委重大研究計劃和重點研究計劃、廣東省科技計劃的支持。
【深度解讀】
從轉基因亨廷頓疾病猴模型到轉基因亨廷頓疾病豬模型：
探索一直在路上
據統計，2015年我國60歲以上及人口達到2.22億，佔總人口的16.15%，預計到2020年，老年人口達2.48億，老齡化水平達到17.17%，而到2025年，60歲以上人口將達到3億，我國將成為超老年型國家。隨著社會老齡化程度不斷加深，因老齡化引起疾病包括亨廷頓疾病、阿爾茨海默病(老年痴呆)、帕金森病、肌萎縮側索硬化症(漸凍人)等在內的神經退行性疾病成為了生命科學領域亟待攻克的難題。據李曉江教授介紹，神經退行性疾病是致病蛋白變異後沉澱在神經細胞中，造成神經細胞功能紊亂，並引發神經細胞死亡，從而導致神經退行性疾病發生。
作為常見的動物模型，小鼠模型早已被廣泛用於研究人類疾病機理。但是，解剖後可以發現，小鼠模型並不能表現像病人腦中一樣的典型神經細胞死亡。缺乏這一關鍵病理特徵的小鼠模型難於用來尋找治療神經退行性疾病的有效藥物。事實上，在小鼠模型中有治療效果的藥物在臨床上對患有神經退行性疾病的病人往往無效。
李曉江等人認為這是由於鼠與人之間的種屬差異過大。為了探索與人類更相似的大動物能否更好地模擬神經退行性疾病，李曉江及李世華在2008年與美國Emory大學合作者通過將外源性的突變基因引入獼猴體內成功地建立了國際上第一隻轉基因亨廷頓疾病猴模型。
在轉基因亨廷頓疾病猴模型中，可以明顯地觀察到相應的病理特徵和行為變化。但表達外源性致病基因片段的毒性過強，實驗中的轉基因猴子基本在出生後較短時間內死亡且無法傳代。因此，轉基因亨廷頓疾病猴模型無法達到篩選治療疾病的藥物的目的。
考慮到豬的大腦與人類也較為相似且具有較短的繁殖周期為多胎動物更利於作為動物模型進行疾病的研究。在2010年時李曉江教授與賴良學教授首次合作，共同建立了首例轉基因亨廷頓疾病豬模型。賴良學教授團隊在克隆豬疾病模型的建立，ips嵌合體豬，以及幹細胞治療領域具有豐富的研究經驗，是華南地區最重要的大動物疾病模型實驗平臺之一，賴教授團隊成功建立了20餘種在生物醫藥和農業領域具有重要價值的轉基因和基因打靶克隆豬。
然而與轉基因亨廷頓疾病猴模型一樣，轉基因亨廷頓疾病豬模型也具有明顯的表型特徵，但不易存活，無法傳代。這一問題，曾一度令他們感到非常困擾。「人是在某個定點基因突變而導致亨廷頓疾病，而目前轉基因技術是隨機性的在內性基因中插入外源性突變基因，其表達量也高於內源性致病因。」閆森博士解釋道。
全球首例亨廷頓疾病基因敲入豬模型：
關鍵性突破
為了建立能更準確模擬亨廷頓疾病的動物模型，同時也給其他退行性疾病動物模型製備及建立提供新的參考，2013年兩個團隊再度合作，嘗試將人突變的亨廷頓基因插入到豬的內源性亨廷頓基因的表達框中。
李曉江教授指出，因為亨廷頓疾病是因內源性基因突變而造成的，如果直接把豬的內源性基因改變為突變基因，豬的病理變化應該與病人的病理狀態更接近。因此，他們決定將突變HD的基因敲入到豬的內源性基因中。
從方法論角度看，這並非一件易事。因為要將用來胚胎移植的單細胞逐個挑出來並進行篩選及籤定。負責此項實驗工作的閆森博士大約篩查了一千多個細胞，從中挑出確定帶有突變基因且狀態最好的細胞，並運用體細胞核移植技術進行克隆從而生育出帶有突變基因的新生豬。
隨著基因編輯技術的發展，基因定點插入效率低的問題得到了有效的改善。李曉江教授等人最終成功建立了亨廷頓疾病基因敲入豬模型，即一個與亨廷頓疾病病人的突變基因一模一樣的豬模型。
研究表明，亨廷頓疾病豬基因敲入模型不但能夠模擬亨廷頓疾病患者在大腦紋狀體的中型棘突神經元選擇性死亡的典型病理特徵，而且在行為表型上也能表現出類似亨廷頓疾病的「舞蹈樣」行為異常，更難能可貴的是這些病理及行為學表型都可以穩定地遺傳給後代。
作為全球首例亨廷頓疾病豬基因敲入模型，它表明在模擬病人的神經病理變化特別是腦疾病方面大動物模型的確比小動物模型更具優勢。同時，它也為製備其他疾病大動物模型提供了技術範本和理論依據。
除此之外，該模型為開發治療亨廷頓疾病新手段提供了穩定可靠的動物模型，也將推動其他如阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側索硬化症等神經退行性疾病的發病機制的研究與治療。隨著實驗的進一步深入，開發治療神經退行性藥物的步伐將極大加快，切實改善人類的生命健康，尤其是改善日益增長的老齡化人口的生活質量和身體健康。在我國科技部在大動物模型的前瞻性戰略布局，繼猴模型之後，豬模型也取得了重大突破，標誌我國大動物模型的研究走在了世界前列，這將為國家腦科學與類腦研究重大戰略部署，推進科技成果應用技術的轉化做出應有的貢獻。
「實驗不能停」：
雙管齊下
《細胞》與《自然》、《科學》並稱為「世界三大頂級科技雜誌」，主要刊登全世界在生命科學研究領域的最新、最重要的原創性成果。李曉江教授表示，此項科研成果的發表是國際專家對參與研究的工作人員多年努力付出的肯定。
目前，團隊已經著手開展了新的研究。「實驗不能停」，閆森博士說道，「生物科技日新月異，停下來就跟不上發展的步伐。」閆森博士說，文章發表的確會比較開心，主要是多年的辛勤勞動得到肯定，但這種幸福也只是短暫的，困難依然還在，疾病仍未被攻克，這篇文章的發表更激起了老師們、夥伴們的研究欲望和信心，希望有朝一日攻克下這些困擾目前或者即將困擾未來的我們的疾病，我們一直在和時間賽跑。
疾病模型建立成功之後，一方面，他們將利用亨廷頓疾病豬基因敲入模型來繼續研究如何治療神經退行性疾病，以期儘早將研究成果運用於臨床；另一方面，他們將繼續利用大動物建立更多的疾病模型用於臨床前的研究及轉化。
在李曉江教授看來，優秀的科研工作者的共性素質或許可以總結為：興趣、堅持、耐心。「做科研特別不能急功近利，我們這個項目做了好幾年，其實主要是在等待。不是說一有結果就發布，我們在等待更多的結果。」李曉江教授如是說。
「21世紀是生命科學的世紀」，研究與探索將永遠在路上，創造與突破一直值得期待。
文章連結：http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30285-X
來源：（新聞中心 蘇運生 易靜 邱曉琳；粵港澳中樞神經再生研究院 閆森）