2018年1月25日，中科院神經(jīng)科學(xué)研究所克隆猴成果以封面文章的形式發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志?！爸兄小焙汀叭A華”讓中國(guó)體細(xì)胞克隆技術(shù)首次領(lǐng)跑世界。一年之后，中國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)不僅依然保持著該技術(shù)的領(lǐng)先，還將優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

北京時(shí)間1月24日，于2013年創(chuàng)刊的中國(guó)頂級(jí)綜合英文期刊《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review）在線發(fā)表了兩篇體細(xì)胞克隆疾病獼猴模型相關(guān)研究成果。中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、上海腦科學(xué)與類腦研究中心團(tuán)隊(duì)利用體細(xì)胞核移植技術(shù)、CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，成功構(gòu)建5只體細(xì)胞BMAL1基因敲除的生物節(jié)律紊亂獼猴模型。

這是研究團(tuán)隊(duì)在一年前體細(xì)胞克隆猴成果上的進(jìn)一步延伸，也是國(guó)際上首次成功構(gòu)建一批遺傳背景一致的生物節(jié)律紊亂獼猴模型。此前研究已表明，生物節(jié)律紊亂與睡眠障礙、神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柎暮ＤY）、精神疾?。ㄈ缫钟舭Y）、糖尿病、腫瘤，以及心血管疾病等密切相關(guān)。

中科院神經(jīng)所在一份新聞稿中表示，該成果表明中國(guó)正式開啟了批量化、標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建疾病克隆猴模型的新時(shí)代，為腦認(rèn)知功能研究、重大疾病早期診斷與干預(yù)、藥物研發(fā)等提供新型高效的動(dòng)物模型；該成果的應(yīng)用有助于縮短藥物研發(fā)周期，提高藥物研發(fā)成功率，必將極大地促進(jìn)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，加快我國(guó)新藥創(chuàng)制與研發(fā)的進(jìn)程。

中國(guó)仍是目前唯一擁有克隆猴技術(shù)的國(guó)家

克隆猴所用的技術(shù)，為體細(xì)胞核移植（Somatic Cell Nuclear Transfer，簡(jiǎn)稱“SCNT”）。

1997年2月，英國(guó)Roslin研究所伊恩?維爾穆特（Ian Wilmut）教授率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Science）公布了“多莉”羊的誕生，徹底顛覆了人類對(duì)生殖發(fā)育經(jīng)典理論的認(rèn)識(shí)。

“多莉”誕生之后，全球多個(gè)實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)攻克了超過(guò)20種哺乳動(dòng)物的克隆。但直到2018年1月25日，和人類最為接近的靈長(zhǎng)類動(dòng)物食蟹猴才最終在中國(guó)誕生。而在近20年之前，無(wú)數(shù)次試驗(yàn)之后，用克隆技術(shù)實(shí)現(xiàn)克隆猴一度被世界頂級(jí)科學(xué)家宣判“行不通的”。

克隆技術(shù)原理并不復(fù)雜，研究人員將一種體細(xì)胞培養(yǎng)后注入去除遺傳物質(zhì)的卵子，通過(guò)人工方法激活后再移植到代孕母體發(fā)育成個(gè)體。

但核心在于，如何讓已經(jīng)高度分化的體細(xì)胞重新變回分化前的狀態(tài)，這種類似“時(shí)光逆轉(zhuǎn)”的反自然過(guò)程被稱為“重編程”。中國(guó)科學(xué)院院士季維智在接受澎湃新聞（m.nxos.com.cn）采訪時(shí)曾表示，“克隆難點(diǎn)就在于體細(xì)胞，科學(xué)家要解決的一個(gè)基本的科學(xué)問(wèn)題就是，如何把高度分化的細(xì)胞變成多能性，具備像精子一樣的功能?！?/p>

另外，和其他哺乳動(dòng)物相比，在克隆猴過(guò)程中還存在著更為艱巨的問(wèn)題。首先是細(xì)胞核不易識(shí)別，“去核”難度大。另外，體細(xì)胞克隆胚胎的發(fā)育效率低，絕大多數(shù)克隆胚胎都難以正常發(fā)育，往往胎死腹中。

最終，中科院神經(jīng)科學(xué)研究所孫強(qiáng)、蒲慕明領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)5年攻克了這項(xiàng)世界第一。論文第一作者、彼時(shí)尚為研究生的劉真耗時(shí)3年訓(xùn)練了快速“去核”、“注核”的本事。在蒲慕明和孫強(qiáng)的眼里，就細(xì)胞“去核”、“注核”技術(shù)，劉真是當(dāng)之無(wú)愧的“世界冠軍”。

此外，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次嘗試，找到體細(xì)胞去甲基化、乙?；摹昂线m配方”。體細(xì)胞甲基化、乙?；瘜?shí)際上都是體細(xì)胞重編程過(guò)程中的表觀遺傳修飾障礙。無(wú)論DNA、RNA還是蛋白質(zhì)，其表面均有例如甲基、乙?；鹊念~外基團(tuán)，這些基團(tuán)就被稱為“修飾”，它們受細(xì)胞狀態(tài)影響，也能反過(guò)來(lái)影響細(xì)胞狀態(tài)。

去甲基化、乙?；墒沟弥鼐幊绦蚀蟠笤黾印６趯O強(qiáng)率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)之前，華裔科學(xué)家、美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院教授張毅實(shí)驗(yàn)室，上海同濟(jì)大學(xué)高紹榮團(tuán)隊(duì)都在搬掉這道“障礙”方面進(jìn)行深入研究，成為克隆猴成功的“墊腳石”之一。

值得一提的是，在一年前克隆猴成果發(fā)布之時(shí)，蒲慕明曾表示，中國(guó)只比國(guó)外領(lǐng)先一年?！傲艚o我們的時(shí)間只有一年，怎么樣抓住這樣的機(jī)遇，快速做出幾個(gè)疾病的動(dòng)物模型，去申請(qǐng)專利，這是我們面臨的挑戰(zhàn)之一?！?/p>

然而，從目前公開信息來(lái)看，中國(guó)仍是掌握克隆猴技術(shù)的唯一國(guó)家。

此外，這次的成果還有力回應(yīng)了另一個(gè)“擦邊球”問(wèn)題。在“中中”、“華華”問(wèn)世之時(shí)，外界曾質(zhì)疑，使用流產(chǎn)胎猴的細(xì)胞讓克隆成功打上了一定的“折扣”，但此番卻是實(shí)實(shí)在在從成年猴身上取下皮膚細(xì)胞進(jìn)行克隆。

“現(xiàn)在我們可以明確回應(yīng)，體細(xì)胞克隆猴是可行的，而且還可以發(fā)展成遺傳背景完全一致的疾病模型。”蒲慕明表示。

克隆、基因編輯兩項(xiàng)技術(shù)構(gòu)建理想疾病模型

克隆猴誕生之后，孫強(qiáng)等人這次的最新成果只是時(shí)間問(wèn)題。

早在克隆猴成果發(fā)布之后，國(guó)內(nèi)多名學(xué)者在接受澎湃新聞（m.nxos.com.cn）采訪時(shí)即提到，“未來(lái)的方向就是將克隆技術(shù)和基因編輯技術(shù)結(jié)合起來(lái)構(gòu)建動(dòng)物的疾病模型?！逼涯矫饕脖硎?，“完成體細(xì)胞克隆猴只是第一步，我們的最終目的是獲得各種品系的疾病模型猴?！?/p>

蒲慕明此前也透露，正在研究帶“病”的克隆猴，通過(guò)基因編輯技術(shù)改變克隆猴的基因，讓它天生帶病，避免了因遺傳背景患病的因素，從而更好地進(jìn)行醫(yī)藥研究。在2018年初召開的2018年騰訊WE大會(huì)上，蒲慕明還提到，“我認(rèn)為今年的進(jìn)展比原來(lái)創(chuàng)造出克隆猴更重要。 現(xiàn)在我們又領(lǐng)先了，大家等新聞吧！”

實(shí)際上，單單利用編輯技術(shù)構(gòu)建動(dòng)物疾病模型已不是新研究，但獲得的模型并不理想。中科院神經(jīng)所就提到，通過(guò)基因敲除方法獲得的第一代（F0）模型猴個(gè)體間存在遺傳背景和基因編輯嵌合率差異，所獲得的5只BMAL1敲除猴表現(xiàn)出上述癥狀的嚴(yán)重程度不一致，因此不能作為理想的動(dòng)物模型。

值得一提的是，嵌合突變和脫靶問(wèn)題一直是基因編輯技術(shù)的兩大主要問(wèn)題。大部分經(jīng)過(guò)基因編輯的動(dòng)物都有嵌合性，也就是說(shuō)只有一部分細(xì)胞的基因發(fā)生了編輯。對(duì)于涉及表型的研究而言，嵌合的基因編輯動(dòng)物需要進(jìn)一步地雜交育種獲得F1代，才能得到完全的基因敲除動(dòng)物。當(dāng)涉及到非人靈長(zhǎng)類猴子時(shí)，嵌合體的問(wèn)題就會(huì)顯得更為嚴(yán)重，因?yàn)楹镒拥姆敝持芷陂L(zhǎng)達(dá)5-6年，而且每胎只生一個(gè)幼崽。

2016年，孫強(qiáng)等人率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)開始了建立疾病模型猴的探索。他們敲除了5只獼猴胚胎中的生物節(jié)律基因BMAL1，其中的三只基因敲除完全，而編號(hào)A6的公猴癥狀表現(xiàn)最為明顯。

這只A6隨后就被用來(lái)“拔毛變猴”。研究團(tuán)隊(duì)從A6猴身上取下皮膚細(xì)胞，將325個(gè)體細(xì)胞核移植胚胎移植到65個(gè)代孕猴體內(nèi)，最終獲得5只與供體成纖維細(xì)胞核基因相同的BMAL1基因敲除，即生物節(jié)律紊亂的疾病模型猴。這5只疾病模型猴在半年內(nèi)陸續(xù)出生，編號(hào)從B1到B5。目前年齡最大的已超半歲，年齡最小的也已超過(guò)3個(gè)月。

基因檢測(cè)結(jié)果表明，這5只獼猴模型的核基因全部來(lái)源于供體獼猴成纖維細(xì)胞，線粒體基因則來(lái)源于供體卵母細(xì)胞。并且獼猴模型具有BMAL1雙等位基因突變，無(wú)嵌合體；經(jīng)外周血mRNA分析確認(rèn)，完全沒有野生型BMAL1轉(zhuǎn)錄組存在，證明獼猴模型體內(nèi)BMAL1表達(dá)缺失。

最終獲得的這5只BMAL1敲除獼猴表現(xiàn)出較高的夜間運(yùn)動(dòng)、睡眠障礙、焦慮、抑郁和精神分裂癥等表型，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析也表明其與炎癥、睡眠障礙、抑郁等相關(guān)的基因表達(dá)水平顯著上調(diào)。

這也意味著，它們將成為研究生物節(jié)律紊亂相關(guān)疾病機(jī)理和治療方法理想的動(dòng)物模型。同時(shí)，與其他動(dòng)物模型相比，非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型與人類的生物節(jié)律、代謝等方面更接近。

中國(guó)的“杰克遜實(shí)驗(yàn)室”

遺傳背景一致的生物節(jié)律紊亂獼猴模型的成功構(gòu)建，理論上意味多種穩(wěn)定品系的疾病模型猴的構(gòu)建皆指日可待。而這或?qū)⑹沟弥袊?guó)將成為全球?qū)嶒?yàn)猴的最大供應(yīng)商。

一年之前，蒲慕明就說(shuō)過(guò)，世界上最著名的模式動(dòng)物研發(fā)、銷售公司是美國(guó)的Jackson Laboratory（杰克遜實(shí)驗(yàn)室）公司。該公司成立于1929年，出售7000多種基因編輯小鼠?！翱寺『锛夹g(shù)將造就一個(gè)中國(guó)的Jackson Laboratory?！?

蒲慕明認(rèn)為，中國(guó)對(duì)體細(xì)胞克隆猴技術(shù)的突破即進(jìn)一步鞏固了中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃，如腦圖譜計(jì)劃中的主導(dǎo)地位。“（海外）你想用某個(gè)疾病的克隆猴模型，可以，我們不出口，要用的話，來(lái)上海用！”

蒲慕明此番提到，未來(lái)，位于上海松江區(qū)的G60腦智科創(chuàng)基地將在全球率先建立實(shí)驗(yàn)猴供應(yīng)平臺(tái)，發(fā)展疾病模型猴的穩(wěn)定品系，由此發(fā)展起腦疾病診斷、藥物檢測(cè)及干預(yù)等一系列研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。

此前的2018年7月18日上午，中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心和上海市松江區(qū)人民政府簽署相關(guān)投資框架協(xié)議，G60腦智科創(chuàng)基地在松江成立，并揭牌成立中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（上海松江）和上海腦科學(xué)與類腦研究中心（松江基地）。

據(jù)悉，多支國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)將全職入駐G60腦智科創(chuàng)基地，圍繞包括克隆猴在內(nèi)的非人靈長(zhǎng)類模型開展前沿研究。

值得一提的是，在1月23日于區(qū)G60腦智科創(chuàng)基地召開的“生物節(jié)律紊亂體細(xì)胞克隆猴模型新聞發(fā)布會(huì)”現(xiàn)場(chǎng)，中科院神經(jīng)所還與中科院上海藥物研究所簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將共同開發(fā)用于新藥研發(fā)的疾病猴模型。

蒲慕明認(rèn)為，人類很多與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病，如阿爾茨海默癥、自閉癥、心腦血管疾病等，很難通過(guò)小鼠來(lái)模擬?！皼]有猴子作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，神經(jīng)科學(xué)很難有實(shí)質(zhì)性推進(jìn)。”而遺傳背景一致的實(shí)驗(yàn)用疾病模型猴或?qū)⒓哟笏幬镅邪l(fā)的成功概率。