發(fā)布時(shí)間：2016-01-26
2016年1月26日，《自然》期刊在線(xiàn)發(fā)表了題為《MECP2轉基因猴的類(lèi)自閉癥行為表征與種系傳遞》的研究論文，該研究由中科院上海生命科學(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(cháng)類(lèi)研究平臺孫強團隊合作完成。該研究通過(guò)構建攜帶人類(lèi)自閉癥基因MECP2的轉基因猴模型及對MECP2轉基因猴進(jìn)行分子遺傳學(xué)與行為學(xué)分析，發(fā)現MECP2轉基因猴表現出類(lèi)人類(lèi)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(lèi)自閉癥基因的非人靈長(cháng)類(lèi)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方法提供了重要基礎。
自閉癥—也稱(chēng)孤獨癥—是一類(lèi)多發(fā)于青少年的發(fā)育性神經(jīng)精神疾病，患者多會(huì )表現出社交障礙、重復性刻板動(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)世界各國均發(fā)現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)于自閉癥的基礎與臨床研究以及自閉癥動(dòng)物模型的研究已成為目前醫學(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島結合蛋白2（MECP2）基因因其獨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 )導致瑞特綜合癥，該癥發(fā)于女童，患者表現出類(lèi)自閉癥的行為特征；而當含有MECP2基因的染色體區段發(fā)生拷貝數倍增時(shí)，則會(huì )導致MECP2倍增綜合癥，患者表現出嚴重自閉癥癥狀。之前研究者已構建了MECP2過(guò)表達的小鼠，作為研究自閉癥的動(dòng)物模型。但對于自閉癥這樣復雜的人類(lèi)神經(jīng)精神疾病，是否可以在盡可能接近人類(lèi)的動(dòng)物中構建疾病模型，以觀(guān)察研究類(lèi)人類(lèi)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(cháng)類(lèi)—食蟹猴—中構建攜帶人類(lèi)MECP2的轉基因猴模型，仇子龍研究組和蘇州非人靈長(cháng)類(lèi)研究平臺孫強團隊通過(guò)基于慢病毒侵染的轉基因方法（圖A），得到了在神經(jīng)系統中特異性過(guò)表達人類(lèi)MECP2的食蟹猴（圖B）。通過(guò)序列捕捉、深度測序及分析定位，發(fā)現外源的人類(lèi)MECP2基因有效的插入了食蟹猴的基因組中（圖C），且免疫印跡及免疫組織化學(xué)染色的證據顯示人類(lèi)MECP2轉基因能夠在食蟹猴神經(jīng)系統中特異性的表達。
為了進(jìn)一步研究MECP2轉基因食蟹猴的行為特征，團隊成員對轉基因猴進(jìn)行了體征記錄以及多項行為學(xué)測試。通過(guò)與野生型對照組的對比，發(fā)現MECP2轉基因食蟹猴展現出體重發(fā)育的遲緩以及脂肪酸代謝的異常；在行動(dòng)路線(xiàn)的追蹤中，轉基因組相較于對照組，會(huì )明顯花費更多的時(shí)間在重復的行動(dòng)路線(xiàn)上（圖D）；在焦慮應激的實(shí)驗中，轉基因組對比對照組也表現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)驗中，包括社群中（圖E）和配對的社交時(shí)間分析，轉基因猴的社交時(shí)間均顯著(zhù)低于對照組（圖F）。而在與學(xué)習記憶相關(guān)的威斯康星測試中，轉基因組雖然沒(méi)有顯示出學(xué)習能力的異常，但表現出重復性的刻板行為。這些結果與MECP2倍增綜合癥患者的臨床表型非常相似。
在蘇州非人靈長(cháng)類(lèi)研究平臺孫強團隊的努力下，通過(guò)精巢異體移植的方法，成功的得到了攜帶人類(lèi)MECP2基因的第二代轉基因猴（F1）（圖G）。深度測序結果顯示外源的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傳分離的現象。對子代轉基因食蟹猴進(jìn)行的配對社交時(shí)間分析結果也顯示轉基因猴相較于對照組社交時(shí)間明顯下降（圖H），說(shuō)明自閉癥作為一種遺傳性疾病，在轉基因猴模型中得到了很好的體現。
此工作成功的建立了在神經(jīng)系統中特異性表達人類(lèi)自閉癥基因MECP2的轉基因食蟹猴模型，該模型在行動(dòng)方式、焦慮響應及社交行為等方面都表現出了類(lèi)人類(lèi)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(lèi)自閉癥基因的子代轉基因猴，且發(fā)現其在社交行為方面表現出了與親代相同的類(lèi)自閉癥表型。此工作建立的MECP2轉基因食蟹猴作為MECP2倍增綜合癥的非人靈長(cháng)類(lèi)模型，為更深入的研究自閉癥的病理及探索治療干預方法奠定了堅實(shí)的基礎。
該項工作由博士研究生劉真與助理研究員李霄在仇子龍研究員與蘇州非人靈長(cháng)類(lèi)研究平臺主任孫強博士的指導下完成，課題組的其他成員積極參與，并得到了神經(jīng)所于翔、熊志奇、龔能研究員，復旦大學(xué)附屬兒科醫院周文浩、徐秀教授，復旦大學(xué)生科院張鋒教授的大力協(xié)助，是眾多課題組通力合作的重要成果。本工作得到中科院戰略性先導科技專(zhuān)項（B類(lèi)）、科技部973項目、基金委重大研究計劃培育項目的資助。
圖注（A）人類(lèi)MECP2外源轉基因載體。（B）第一代F0轉基因食蟹猴（懷中幼猴）。（C）F0代轉基因插入位點(diǎn)的全基因組分布。（D）F0轉基因食蟹猴運動(dòng)模式的異常。（E）組群內社交行為分析的實(shí)驗范式。（F）F0代在社交行為分析中的社交時(shí)間統計。（G）第二代F1轉基因食蟹猴。（H）F1代在社交行為分析中的社交時(shí)間統計結果。
附件下載： 
