2018年1月25日，中科院神經(jīng)科學研究所克隆猴成果以封面文章的形式發(fā)表在《細胞》（Cell）雜志。“中中”和“華華”讓中國體細胞克隆技術首次領跑世界。一年之后，中國的研究團隊不僅依然保持著該技術的領先，還將優(yōu)勢進一步擴大。

北京時間1月24日，于2013年創(chuàng)刊的中國頂級綜合英文期刊《國家科學評論》（National Science Review）在線發(fā)表了兩篇體細胞克隆疾病獼猴模型相關研究成果。中科院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心團隊利用體細胞核移植技術、CRISPR/Cas9基因編輯技術，成功構(gòu)建5只體細胞BMAL1基因敲除的生物節(jié)律紊亂獼猴模型。

這是研究團隊在一年前體細胞克隆猴成果上的進一步延伸，也是國際上首次成功構(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。

中科院神經(jīng)所在一份新聞稿中表示，該成果表明中國正式開啟了批量化、標準化創(chuàng)建疾病克隆猴模型的新時代，為腦認知功能研究、重大疾病早期診斷與干預、藥物研發(fā)等提供新型高效的動物模型；該成果的應用有助于縮短藥物研發(fā)周期，提高藥物研發(fā)成功率，必將極大地促進生命科學和醫(yī)學的發(fā)展，加快我國新藥創(chuàng)制與研發(fā)的進程。

中國仍是目前唯一擁有克隆猴技術的國家

克隆猴所用的技術，為體細胞核移植（Somatic Cell Nuclear Transfer，簡稱“SCNT”）。

1997年2月，英國Roslin研究所伊恩?維爾穆特（Ian Wilmut）教授率領的團隊在頂級學術期刊《自然》（Science）公布了“多莉”羊的誕生，徹底顛覆了人類對生殖發(fā)育經(jīng)典理論的認識。

“多莉”誕生之后，全球多個實驗室陸續(xù)攻克了超過20種哺乳動物的克隆。但直到2018年1月25日，和人類最為接近的靈長類動物食蟹猴才最終在中國誕生。而在近20年之前，無數(shù)次試驗之后，用克隆技術實現(xiàn)克隆猴一度被世界頂級科學家宣判“行不通的”。

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

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

另外，和其他哺乳動物相比，在克隆猴過程中還存在著更為艱巨的問題。首先是細胞核不易識別，“去核”難度大。另外，體細胞克隆胚胎的發(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)科學研究所孫強、蒲慕明領導的研究團隊歷時5年攻克了這項世界第一。論文第一作者、彼時尚為研究生的劉真耗時3年訓練了快速“去核”、“注核”的本事。在蒲慕明和孫強的眼里，就細胞“去核”、“注核”技術，劉真是當之無愧的“世界冠軍”。

此外，研究團隊經(jīng)過無數(shù)次嘗試，找到體細胞去甲基化、乙酰化的“合適配方”。體細胞甲基化、乙?；瘜嶋H上都是體細胞重編程過程中的表觀遺傳修飾障礙。無論DNA、RNA還是蛋白質(zhì)，其表面均有例如甲基、乙?；鹊念~外基團，這些基團就被稱為“修飾”，它們受細胞狀態(tài)影響，也能反過來影響細胞狀態(tài)。

去甲基化、乙?；墒沟弥鼐幊绦蚀蟠笤黾?。而在孫強率領的團隊之前，華裔科學家、美國哈佛醫(yī)學院教授張毅實驗室，上海同濟大學高紹榮團隊都在搬掉這道“障礙”方面進行深入研究，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，蒲慕明曾表示，中國只比國外領先一年?！傲艚o我們的時間只有一年，怎么樣抓住這樣的機遇，快速做出幾個疾病的動物模型，去申請專利，這是我們面臨的挑戰(zhàn)之一。”

然而，從目前公開信息來看，中國仍是掌握克隆猴技術的唯一國家。

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

“現(xiàn)在我們可以明確回應，體細胞克隆猴是可行的，而且還可以發(fā)展成遺傳背景完全一致的疾病模型?！逼涯矫鞅硎?。

克隆、基因編輯兩項技術構(gòu)建理想疾病模型

克隆猴誕生之后，孫強等人這次的最新成果只是時間問題。

早在克隆猴成果發(fā)布之后，國內(nèi)多名學者在接受澎湃新聞（m.nxos.com.cn）采訪時即提到，“未來的方向就是將克隆技術和基因編輯技術結(jié)合起來構(gòu)建動物的疾病模型?！逼涯矫饕脖硎荆巴瓿审w細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。”

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

實際上，單單利用編輯技術構(gòu)建動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，通過基因敲除方法獲得的第一代（F0）模型猴個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)出上述癥狀的嚴重程度不一致，因此不能作為理想的動物模型。

值得一提的是，嵌合突變和脫靶問題一直是基因編輯技術的兩大主要問題。大部分經(jīng)過基因編輯的動物都有嵌合性，也就是說只有一部分細胞的基因發(fā)生了編輯。對于涉及表型的研究而言，嵌合的基因編輯動物需要進一步地雜交育種獲得F1代，才能得到完全的基因敲除動物。當涉及到非人靈長類猴子時，嵌合體的問題就會顯得更為嚴重，因為猴子的繁殖周期長達5-6年，而且每胎只生一個幼崽。

2016年，孫強等人率領的研究團隊利用基因編輯技術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A6的公猴癥狀表現(xiàn)最為明顯。

這只A6隨后就被用來“拔毛變猴”。研究團隊從A6猴身上取下皮膚細胞，將325個體細胞核移植胚胎移植到65個代孕猴體內(nèi)，最終獲得5只與供體成纖維細胞核基因相同的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，編號從B1到B5。目前年齡最大的已超半歲，年齡最小的也已超過3個月。

基因檢測結(jié)果表明，這5只獼猴模型的核基因全部來源于供體獼猴成纖維細胞，線粒體基因則來源于供體卵母細胞。并且獼猴模型具有BMAL1雙等位基因突變，無嵌合體；經(jīng)外周血mRNA分析確認，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)出較高的夜間運動、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、抑郁等相關的基因表達水平顯著上調(diào)。

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

中國的“杰克遜實驗室”

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沟弥袊鴮⒊蔀槿驅(qū)嶒灪锏淖畲蠊獭?/p>

一年之前，蒲慕明就說過，世界上最著名的模式動物研發(fā)、銷售公司是美國的Jackson Laboratory（杰克遜實驗室）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將造就一個中國的Jackson Laboratory?！?

蒲慕明認為，中國對體細胞克隆猴技術的突破即進一步鞏固了中國科學家在國際大科學計劃，如腦圖譜計劃中的主導地位?！埃êＭ猓┠阆胗媚硞€疾病的克隆猴模型，可以，我們不出口，要用的話，來上海用！”

蒲慕明此番提到，未來，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驗猴供應平臺，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、藥物檢測及干預等一系列研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目。

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

據(jù)悉，多支國際科研團隊將全職入駐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)律紊亂體細胞克隆猴模型新聞發(fā)布會”現(xiàn)場，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。

蒲慕明認為，人類很多與神經(jīng)系統(tǒng)相關的疾病，如阿爾茨海默癥、自閉癥、心腦血管疾病等，很難通過小鼠來模擬?！皼]有猴子作為實驗動物模型，神經(jīng)科學很難有實質(zhì)性推進?！倍z傳背景一致的實驗用疾病模型猴或?qū)⒓哟笏幬镅邪l(fā)的成功概率。