MECP2轉(zhuǎn)基因猴的類自閉癥行為表征與種系傳遞

1月26日，《自然》期刊在線發(fā)表了題為《MECP2轉(zhuǎn)基因猴的類自閉癥行為表征與種系傳遞》的研究論文，該研究由中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所仇子龍研究組與神經(jīng)所蘇州非人靈長(zhǎng)類研究平臺(tái)孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作完成。該研究通過(guò)構(gòu)建攜帶人類自閉癥基因MECP2的轉(zhuǎn)基因猴模型及對(duì)MECP2轉(zhuǎn)基因猴進(jìn)行分子遺傳學(xué)與行為學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)MECP2轉(zhuǎn)基因猴表現(xiàn)出類人類自閉癥的刻板行為與社交障礙等行為。此研究首次建立了攜帶人類自閉癥基因的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型，為深入研究自閉癥的病理與探索可能的治療干預(yù)方法提供了重要基礎(chǔ)。

自閉癥也稱孤獨(dú)癥，是一類多發(fā)于青少年的發(fā)育性神經(jīng)精神疾病，患者多會(huì)表現(xiàn)出社交障礙、重復(fù)性刻板動(dòng)作和焦慮抑郁等行為及情緒的異常，目前沒(méi)有有效的藥物治療方法。近年來(lái)世界各國(guó)均發(fā)現(xiàn)自閉癥的患病率逐年升高，引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注。關(guān)于自閉癥的基礎(chǔ)與臨床研究以及自閉癥動(dòng)物模型的研究已成為目前醫(yī)學(xué)與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

在與自閉癥相關(guān)的眾多基因中，甲基化CpG島結(jié)合蛋白2 （MECP2）基因因其獨(dú)特性引起了研究者們的廣泛關(guān)注。已有的研究顯示，MECP2基因功能的缺失會(huì)導(dǎo)致瑞特綜合癥，該癥發(fā)于女童，患者表現(xiàn)出類自閉癥的行為特征；而當(dāng)含有MECP2基因的染色體區(qū)段發(fā)生拷貝數(shù)倍增時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致MECP2倍增綜合癥，患者表現(xiàn)出嚴(yán)重自閉癥癥狀。之前研究者已構(gòu)建了MECP2過(guò)表達(dá)的小鼠，作為研究自閉癥的動(dòng)物模型。但對(duì)于自閉癥這樣復(fù)雜的人類神經(jīng)精神疾病，是否可以在盡可能接近人類的動(dòng)物中構(gòu)建疾病模型，以觀察研究類人類自閉癥的行為特征是該研究領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。

為了在非人靈長(zhǎng)類食蟹猴中構(gòu)建攜帶人類MECP2的轉(zhuǎn)基因猴模型，仇子龍研究組和蘇州非人靈長(zhǎng)類研究平臺(tái)孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)基于慢病毒侵染的轉(zhuǎn)基因方法，得到了在神經(jīng)系統(tǒng)中特異性過(guò)表達(dá)人類MECP2的食蟹猴。通過(guò)序列捕捉、深度測(cè)序及分析定位，發(fā)現(xiàn)外源的人類MECP2基因有效插入了食蟹猴的基因組中，且免疫印跡及免疫組織化學(xué)染色的證據(jù)顯示人類MECP2轉(zhuǎn)基因能夠在食蟹猴神經(jīng)系統(tǒng)中特異性的表達(dá)。

為了進(jìn)一步研究MECP2轉(zhuǎn)基因食蟹猴的行為特征，團(tuán)隊(duì)成員對(duì)轉(zhuǎn)基因猴進(jìn)行了體征記錄以及多項(xiàng)行為學(xué)測(cè)試。通過(guò)與野生型對(duì)照組的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)MECP2轉(zhuǎn)基因食蟹猴展現(xiàn)出體重發(fā)育的遲緩以及脂肪酸代謝的異常；在行動(dòng)路線的追蹤中，轉(zhuǎn)基因組相較于對(duì)照組，會(huì)明顯花費(fèi)更多的時(shí)間在重復(fù)的行動(dòng)路線上；在焦慮應(yīng)激的實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)基因組對(duì)比對(duì)照組也表現(xiàn)出明顯的焦慮與警惕。最重要的是：在社交相關(guān)的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中，包括社群中和配對(duì)的社交時(shí)間分析，轉(zhuǎn)基因猴的社交時(shí)間均顯著低于對(duì)照組。而在與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的威斯康星測(cè)試中，轉(zhuǎn)基因組雖然沒(méi)有顯示出學(xué)習(xí)能力的異常，但表現(xiàn)出重復(fù)性的刻板行為。這些結(jié)果與MECP2倍增綜合癥患者的臨床表型非常相似。

在蘇州非人靈長(zhǎng)類研究平臺(tái)孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的努力下，通過(guò)精巢異體移植的方法，成功得到了攜帶人類MECP2基因的第二代轉(zhuǎn)基因猴（F1）。深度測(cè)序結(jié)果顯示外源的MECP2基因插入位點(diǎn)通過(guò)種系傳遞作用從親代猴遺傳至子代猴的基因組中，并顯示出孟德?tīng)柺竭z傳分離的現(xiàn)象。對(duì)子代轉(zhuǎn)基因食蟹猴進(jìn)行的配對(duì)社交時(shí)間分析結(jié)果也顯示轉(zhuǎn)基因猴相較于對(duì)照組社交時(shí)間明顯下降，說(shuō)明自閉癥作為一種遺傳性疾病，在轉(zhuǎn)基因猴模型中得到了很好的體現(xiàn)。

此工作成功建立了在神經(jīng)系統(tǒng)中特異性表達(dá)人類自閉癥基因MECP2的轉(zhuǎn)基因食蟹猴模型，該模型在行動(dòng)方式、焦慮響應(yīng)及社交行為等方面都表現(xiàn)出了類人類自閉癥的表型。此研究還通過(guò)精巢異體移植的方法得到了攜帶人類自閉癥基因的子代轉(zhuǎn)基因猴，且發(fā)現(xiàn)其在社交行為方面表現(xiàn)出了與親代相同的類自閉癥表型。此工作建立的MECP2轉(zhuǎn)基因食蟹猴作為MECP2倍增綜合癥的非人靈長(zhǎng)類模型，為更深入的研究自閉癥的病理及探索治療干預(yù)方法奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。?

【摘自中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院網(wǎng)】

（http://www.sibs.cas.cn/xwdt/kyjz/ 201601/t20160126_4525444.html）