智慧医疗：世界首例生物节律紊乱体细胞克隆猴

中国顶级综合英文期刊《国家科学评论》在线发表了题为《BMAL1 敲除猕猴表现出睡眠紊乱与精神相关异常，BMAL1 knockout macaque monkeys display reduced sleep and psychiatric disorders》和《利用体细胞核移植技术克隆基因敲除猴模型，Cloning of a gene-edited macaque monkey by somatic cell nuclear transfer》两篇系列研究论文，介绍了由中国科学院（CAS）神经科学研究所（ION）创建的世界首例生物节律紊乱体细胞克隆猴模型。

目前，5 个经过基因编辑和体细胞克隆的猕猴已经在上海诞生，这也是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。

（来源：NSR）

而大概一年前，中科院神经科学研究所团队还利用体细胞核移植技术（SCNT）成功实现了体细胞核移植猴——中中和华华，成为世界上首次通过体细胞核移植技术实现非人灵长类动物的克隆。

在这项最新的研究中，研究人员在供体猴胚胎期使用 CRISPR / Cas9 介导的基因编辑，敲除 BMAL1（一种核心昼夜调节转录因子）基因，并且使用体细胞克隆技术，将供体猴的成纤维细胞通过核转移克隆出 5 只猴子。

在第一篇研究文章中，描述了基因编辑的供体猴的产生过程，通过使用 CRISPR-Cas9 基因编辑体外受精猴胚胎的 BMAL1 基因。这些猴子表现出广泛的昼夜节律障碍表型，包括睡眠时间缩短、夜间活动增加、血液激素昼夜节律减弱、焦虑和抑郁增加，以及精神分裂症样行为。

“昼夜节律紊乱可能导致许多人类疾病，包括睡眠障碍、糖尿病、癌症和神经退行性疾病，因此我们的 BMAL1 敲除猴子可以用来研究疾病的发病机制以及治疗方法”，中国科学院神经科学研究所资深作者和研究员张洪钧说道。

自然界中大部分生物，从简单的单细胞生物，到复杂的哺乳动物，都拥有按时间节奏调节自身活动的本领，称之为生物节律。生物节律是生物体内在的时间控制系统，是生物体内多种生理学和生物化学过程波动的基础。生物节律系统在维持机体内在的生理功能（如睡眠/觉醒系统、体温、代谢和器官功能等）、适应环境的变化等方面扮演着重要角色。生物节律紊乱与睡眠障碍、神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）、精神类疾病（如抑郁症）、糖尿病、肿瘤、以及心血管等疾病密切相关。

小鼠和果蝇等动物模型因其与人的昼夜活动周期、脑结构和代谢速率等存在明显差异，极大地制约了生物节律紊乱机理研究和相关疾病治疗手段的研发，而非人灵长类动物与人类最接近，是研究节律紊乱相关疾病机理和诊治手段比较理想的动物模型，因此建立非人灵长类生物节律紊乱模型迫在眉睫。

在第二篇研究文章中，描述了使用体细胞核移植的方法从 BMAL1 敲除猴的成纤维细胞中克隆猕猴。在这种方法中，研究人员从猴卵母细胞中取出细胞核，并将其替换为成纤维细胞（一种分化的体细胞）中的另一个细胞核。然后，这个重建的卵子发育成一个携带替代核基因的胚胎。然后将胚胎转移到代孕母猴的子宫中，生下克隆的猴子。

在之前的研究中，中中和华华是利用流产胎儿的成纤维细胞产生的。目前的工作成功地使用了来自具有疾病表型的成年基因编辑供体猴的成纤维细胞。该论文的高级作者，ION 非人类灵长类研究基金会主任孙强说，“我们相信这种克隆基因编辑猴子的方法可用于生成基因型疾病的各种猴子模型，包括许多脑部疾病，以及免疫和代谢紊乱和癌症。”

研究人员计划继续改进该技术，以提高克隆效率，并预计将在未来几年内产生更多带有引起疾病基因突变的克隆猕猴。

中国科学院神经科学研究所遵循严格的动物研究国际指南。“这项工作需要许多实验室的协调努力，”两位研究论文的共同作者，神经科学研究所所长蒲慕明说道，“这项研究将有助于减少目前全世界生物医学研究中使用的猕猴数量，没有遗传背景的干扰，更少数量携带疾病表型的克隆猴，可能足以进行治疗效果的临床前试验。”