
近日,由中国科学院广州生物医药与健康研究院、暨南大学等院校科研人员组成的国际研究团队经过四年努力,首次利用基因编辑技术(CRISPR/Cas9)和体细胞核移植技术,成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈病基因敲入猪,精准地模拟出人类神经退行性疾病。相关研究成果于北京时间3月30日在线发表于《细胞》。
1872年,亨廷顿病由美国医学家乔治•亨廷顿首次发现并因此命名。患病者会表现出手舞足蹈状,故又被称为“致命的舞蹈”。
实际上,类似于阿尔茨海默症(AD)、帕金森综合征(PD)、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ASL)等,亨廷顿病是一种神经退行性疾病。但和阿尔茨海默症等疾病不同的是,亨廷顿病还是一种常染色体显性遗传疾病。这就意味着,只要父母一方患有疾病,子女就有50%的概率面临相同的命运,甚至世世代代难以逃脱“魔咒”。
目前,该疾病没有有效治疗方法,“看着他走向死亡”是患者家属的最后心路。过去的20年时间里,药企进行了近百次临床试验,研究了治疗亨廷顿症的41种不同组合药物,但只有2种药物获得许可,并且只能缓解症状。
最新的进展是,该疾病的大动物模型成功建立。北京时间3月30日,生物学顶级学术期刊《细胞》(Cell)在线发表了中国科学家的一项重大成果:首次利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和体细胞核移植技术(SCNT),成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈病基因敲入猪,精准地模拟出人类神经退行性疾病。2个月以前,中国科学家获得全球首个体细胞克隆猴的成果也发表在该期刊。
论文共同通讯作者为暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院李晓江教授、中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员、美国埃默里大学李世华教授。李晓江是亨廷顿病研究领域的权威,于2008年和李世华在世界上首次利用转基因的方法建立了非人灵长类的亨廷顿疾病猴模型。赖良学则长期从事猪等大型哺乳动物的克隆,2010年和李晓江、李世华合作建立了首例转基因亨廷顿舞蹈病的猪模型。
赖良学在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时表示,“过去长期存在的问题是,我们用转基因克隆技术试图建立亨廷顿病的大动物模型,但转基因的缺点是基因插入位置无法控制、表达量也无法控制,因此此前转基因克隆获得的猪或者猴子都存活不了几天,准确来说无法称之为模型。”
赖良学提到,2013年CRISPR/Cas9基因编辑技术的问世,让这项亨廷顿病动物模型的研究工作出现曙光。研究团队再次投入了长达4年的时间,最终获得这份成果。
著名的细胞生物学家、原同济大学校长、中科院院士裴钢表示,2008年,我们在制定发育与生殖研究国家重大科学研究计划"十二五"专项规划时,就前瞻性地布局了大型实验动物模型包括猪和猴的培育内容,并在后来的“干细胞国家重大科学研究计划”中持续加大经费投入。
裴钢评价,我国在基因编辑猴和克隆猴的研究中相继取得突破性成果,这次我国科学家在猪的疾病模型研究中又取得重大进展,表明我国在大动物模型的研究中已走在世界前列,将极大地推动我国生物医药产业的创新发展。
从事多年亨廷顿病研究的权威专家、美国加州大学洛杉矶分校杨向东教授也指出,亨廷顿舞蹈病基因敲入猪的建立是神经退行性疾病研究领域中的一个里程碑式的发现,使科学家能更深入了解神经细胞死亡的机制及寻找有效的治疗方法。
定点敲入人致病基因
亨廷顿病的病因是,患者体内的亨廷顿基因外显子1发生了CAG三核苷酸重复突变,进而引发其编码的亨廷顿蛋白(HTT)多聚谷氨酰胺(polyQ)序列延长所致。实际上,除亨廷顿病之外,多聚谷氨酰胺序列延长还会导致其他至少8种神经退行性疾病,包括脊髓小脑共济失调、脊髓延髓肌肉萎缩症(肯尼迪病)等。
值得一提的是,亨廷顿病是由单基因突变导致的神经退性疾病,这使之成为一个理想的疾病模式,可用于研究蛋白质错误折叠如何引起选择性的神经退性病变,也是以后研究多基因突变病症的基础。