你還記得克隆猴“中中”“華華”嗎？2018年，“中中”“華華”在上海出生，這是世界上首次成功實現體細胞克隆猴的構建。人們在被這對小獼猴的可愛模樣迷住的同時，也為“第一只體細胞克隆猴”這個名號背后的科技含量感到自豪，因為這意味著我國率先開啟了以體細胞克隆猴作為模式動物的新時代。

從“多莉”羊到“中”“華”猴

▲世界上首例體細胞克隆猴“中中”和“華華”

體細胞克隆猴的制作，是“非人靈長類模式動物構建”項目的代表性成果之一。2009年，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）建立了非人靈長類研究平臺，致力于利用非人靈長類開展腦疾病和腦認知研究，其主要任務就是非人靈長類遺傳修飾模型的構建和技術研發。

說到模式動物，我們可能首先想到的是大鼠、小鼠等嚙齒類動物。確實，嚙齒類繁殖周期短、與人類基因高度同源、遺傳背景明確，是非常“稱職”的模式動物。但是，在以腦疾病和腦認知研究為主的神經科學領域，嚙齒類還是有一些局限性的。在嚙齒類模型上花費巨大資源篩選得到的候選藥物用在患者身上經常無效或具有不可接受的不良反應，這也是當前很多疾病不能得到有效治療的重要原因之一。因此，構建與人類更為接近的高等模式動物就成了亟待完成的目標。這里所說的高等模式動物，主要指以獼猴為主的非人靈長類，它們有著與人類更為接近的生理解剖結構和神經環路，非常適合用來研究腦疾病和腦認知的相關科學問題。

體細胞核移植技術，即體細胞克隆技術，被認為是構建非人靈長類遺傳修飾模型的理想方法。體細胞克隆的研究熱潮要追溯到20世紀末。1997年，克隆羊“多莉”問世，這是世界上首只體細胞克隆動物，隨后，體細胞克隆的牛、馬、羊、豬等家畜以及小鼠、大鼠、兔、狗等多種實驗動物紛紛誕生。截至2017年，已有23種哺乳動物成功實現了體細胞克隆。但是，與人類最為相近的非人靈長類動物體細胞克隆的難題一直沒有得到解決。

制作一只體細胞克隆猴在原理上似乎很容易。首先，找一枚卵細胞，去除細胞核。然后，取一個體細胞的細胞核放進這枚卵細胞，讓它們充分融合。接下來，將這個重組卵細胞移植到代孕猴媽媽的體內，就可以等待克隆猴出生了。

雖然原理并不復雜，但實際操作中存在許多限制因素。一是猴的卵細胞不透明，去核操作非常困難。二是猴體細胞核的分化程度太高，供體細胞核在受體卵細胞中很難重編程，導致胚胎發育率很低。

好在科學家發現，如果加入一種叫作Kdm4d的酶，就可以“擦掉”基因里一些關鍵的表觀遺傳修飾，使重編程得以順利進行。基于此，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心孫強研究員團隊在重編程過程中注入了這種酶的RNA來幫助克隆胚胎發育，終于用體細胞克隆技術成功得到了兩只獼猴——“中中”和“華華”。2018年，他們的這項研究作為封面文章發表于《細胞》雜志。2019年，研究團隊又成功利用體細胞克隆技術得到了首批遺傳背景一致的節律紊亂疾病猴模型，證明了體細胞克隆技術用于構建疾病模型猴的可行性，同時也為節律紊亂相關疾病的治療干預手段研發提供了有效的高等動物模型。

下一代模式動物，非“猴”莫屬

除了大名鼎鼎的體細胞克隆技術外，構建非人靈長類模式動物還有一些其他方法。在體細胞克隆技術取得成功之前，研究團隊使用的是慢病毒轉基因法和基因編輯法。2016年，孫強研究員與仇子龍研究員利用慢病毒轉基因法合作構建了患有自閉癥的轉基因猴。自閉癥的發生與MeCP2基因的過表達有關，所以通過構建MeCP2過表達轉基因猴，就可以得到患有自閉癥的疾病猴模型。行為學研究發現，MeCP2過表達轉基因猴有明顯的類似于人的自閉癥的表型。為了盡快得到下一代轉基因猴，研究團隊開發了一種基于精巢異種移植的技術，這種技術大大縮短了轉基因猴精子的產生時間，可以在兩年內得到下一代轉基因猴，而且第一代的自閉癥表型也傳遞到了下一代，這為研究自閉癥致病機理和干預手段提供了有效的非人靈長類模型。

但是，慢病毒轉基因法只能實現外源基因的過表達，無法實現精準的基因敲除。這個問題隨著基因編輯技術的興起得到了解決。基因編輯技術的強項就是“指哪兒打哪兒”地進行基因敲除，這使得在非人靈長類個體水平開展精確的基因打靶成為可能。借助基因編輯手段，研究團隊又建立了高效穩定的基因敲除模型構建技術，并得到了多種重要的神經系統疾病相關的基因敲除猴模型。

早期的慢病毒轉基因技術、基因編輯技術，以及后來的體細胞克隆技術，猶如三柄利劍，幫助研究團隊構建出了多種用于腦疾病和腦認知研究的疾病猴模型和工具猴模型。“非人靈長類模式動物構建”項目也因此獲得了2022年上海市科學技術獎一等獎。非人靈長類在生命科學的多個領域都有著其他模式動物無法比擬的優勢，這些模式猴承擔著關于阿爾茨海默病、癲癇、失眠、天使綜合征、脆性X綜合征等諸多腦部疾病的多項關鍵實驗任務，成為我國乃至全世界科學家攻克神經生物學疑難雜癥的一座重要樣本庫。

本文相關成果“非人靈長類模式動物構建”榮獲2022年度上海市自然科學獎一等獎。

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