一群患有「亨廷頓舞蹈病」的實驗小豬在廣東誕生,它們能精準地模擬出人類神經退行性疾病,可以作為模型來為人類試藥。
「亨廷頓舞蹈病」基因敲入豬。
廣東科學家領銜的國際研究團隊經過四年努力,利用基因編輯技術(CRISPR-Cas9)和體細胞核移植技術,將人突變的亨廷頓基因敲入豬的內源性基因中,並進一步培育出患「亨廷頓舞蹈病」的豬。
科研人員可利用「亨廷頓舞蹈病」基因敲入豬進行實驗。
「亨廷頓舞蹈病」是一種主要影響中老年人的神經退行性疾病,由亨廷頓基因發生變異引起。患者的大腦神經細胞受損,無法控制機體運動,表現為顫搐等舞蹈症狀,最終可能導致患者過早死亡。
研究發現,「亨廷頓豬」模型不僅能模擬亨廷頓舞蹈症病人在大腦中特異神經元選擇性死亡的典型病理特徵,而且表現出類似亨廷頓舞蹈病「舞蹈樣」的異常行為。更重要的是,這些病理特徵及異常行為都可以穩定地遺傳給後代。
「亨廷頓舞蹈病」基因敲入豬與論文共同第一作者合影。
3月30日凌晨,這項研究成果在生物學頂尖學術期刊《細胞》在線發表,研究由暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院教授李曉江、中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院研究員賴良學、美國Emory大學教授李世華領銜的國際研究團隊共同完成。
研究團隊合影
隨著老齡化社會的到來,越來越多的人受神經退行性疾病的困擾。阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側索硬化症(「漸凍人」)等都屬於神經退行性疾病。亨廷頓舞蹈症也是其中一種。
1872年,一名叫亨廷頓的醫生首先報告了這種疾病,亨廷頓舞蹈症因此得名。1993年,人們找到了亨廷頓舞蹈症的致病基因並將其命名為亨廷頓基因,所有的亨廷頓舞蹈症都是由這單一的基因突變造成。
研究疾病的治療需要進行動物實驗。由於缺乏合適的動物模型進行藥物篩選,目前,神經退行性疾病並沒有有效的治療方法。
「亨廷頓舞蹈病」基因敲入豬。
為什麼選擇豬?從小鼠、獼猴到豬,科學家們一直在尋找最合適的動物模型。
過去常用轉基因小鼠模型來研究這種疾病,但小鼠不能表現出與人一樣的神經細胞死亡的典型病理特徵。李曉江表示,這次培養的「亨廷頓舞蹈病」豬與人類患者一樣表現出呼吸困難等症狀,而小鼠模型則未表現出這種症狀。
賴良學說,豬的心血管系統、消化系統、骨骼發育和礦物質代謝等都與人類極其相似,是人類醫學研究理想的大動物模型,且豬的基因多樣、繁殖周期短,便於根據特殊需要進行選育。「因此,將豬的疾病模型用於藥物篩選、人類疾病研究、幹細胞治療,研究結果更容易轉化為臨床應用。」
團隊科研人員塗著池正在進行細胞切片操作。
團隊科研人員閆森在進行螢光顯微鏡病理分析。
團隊科研人員閆森正在提取基因組DNA。
團隊科研人員正在進行細胞培養操作。
團隊科研人員閆森與「亨廷頓舞蹈病」基因敲入豬合影。
剛生下來時,「亨廷頓豬」們與正常小豬一般可愛,但隨著年齡的增大,逐漸就顯示了「舞蹈」症狀:走路時,步態不穩,身軀抖動,有的走路時會後腿交叉。
在歷經5個月的觀察後,亨廷頓豬出現了運動障礙等漸進性發病的表型。病理觀察發現,與病人一樣,亨廷頓豬有著大腦紋狀體神經元死亡的典型病理特徵。更可貴的是,這些病理及行為學表型都可以穩定地遺傳給後代。
科研人員可利用「亨廷頓舞蹈病」基因敲入豬進行實驗。
目前,研究團隊已經培育出了40多頭第二代亨廷頓豬,部分已經進入了幹細胞治療神經退行性疾病的動物實驗中。
作為世界首例亨廷頓病豬基因敲入模型,從事多年研究亨廷頓病的權威專家、美國加州大學洛杉磯分校楊向東教授認為,此項研究可以說是神經退行性疾病研究領域中一個裡程碑式的發現,將使科學家能更深入了解神經細胞死亡的機制,並尋找有效的治療方法。
圖片來自@中國科普博覽
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