2017年底，“中中”和“華華”兩個(gè)可愛(ài)的小猴子降臨人世，標志著(zhù)中國率先開(kāi)啟了以體細胞克隆猴作為實(shí)驗動(dòng)物模型的新時(shí)代。這是繼2016年建立食蟹猴自閉癥模型后，中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心再一次取得非人靈長(cháng)類(lèi)模型領(lǐng)域的重要原創(chuàng )成果。
還是在2016年，該卓越創(chuàng )新中心成功繪制了更精確的人腦功能分區圖譜，即人類(lèi)腦網(wǎng)絡(luò )組圖譜，為實(shí)現腦科學(xué)和腦疾病研究的源頭創(chuàng )新提供了重要基礎。
如今，上述成果共同入選“中科院40年40項標志性重大科技成果”，躋身“面向世界科技前沿”的15項成果之列。
非人靈長(cháng)類(lèi)模型領(lǐng)跑全球
“這些成果入選，是因為它們證明中國科學(xué)家在生命科學(xué)一些領(lǐng)域中，是能站在世界前列的。”中科院院士、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心主任蒲慕明對《中國科學(xué)報》說(shuō)，“世界上很多國家、很多研究機構都曾試圖完成這些工作。令他們意外的是，中國學(xué)者率先做了出來(lái)。”
2016年，仇子龍和孫強團隊在世界上首次建立了攜帶人類(lèi)自閉癥基因的非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物模型——食蟹猴模型，構建了非人靈長(cháng)類(lèi)自閉癥行為學(xué)分析范式，為觀(guān)察自閉癥的神經(jīng)科學(xué)機理研究提供了一扇重要窗口，為深入研究自閉癥的病理與探索可能的治療干預方法奠定了重要基礎。
但這種方式獲得的模型還不能算真正意義上的動(dòng)物模型，真正的模型需要基因背景一致。在這種需求下，“中中”和“華華”應運而生。
在它們之前，非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的體細胞克隆是個(gè)世界性難題。美國、德國、日本、新加坡和韓國等多家科研機構不斷探索和嘗試，但始終未能成功。
“一個(gè)主要的限制因素，是供體細胞核在受體卵母細胞中的不完全重編程，導致胚胎發(fā)育率低。”中科院神經(jīng)科學(xué)研究所非人靈長(cháng)類(lèi)研究平臺主任孫強說(shuō)，“另外，非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物胚胎的操作技術(shù)不完善，這些都影響了實(shí)驗的成功。”
在孫強的帶領(lǐng)下，研究團隊攻破多項技術(shù)難關(guān)，不僅獲得了世界上首個(gè)體細胞克隆猴，也開(kāi)啟了一個(gè)嶄新的時(shí)代。
為人類(lèi)腦疾病研究開(kāi)辟新路
與其他哺乳動(dòng)物類(lèi)群相比，非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的克隆和基因改造有著(zhù)極其重要的科學(xué)意義。
小鼠、大鼠等最常用的實(shí)驗動(dòng)物，在身體結構和生理生化上與人類(lèi)的差異還是比較明顯。尤其是神經(jīng)系統的差異，遠大于其他系統。人類(lèi)很多疾病，特別是腦疾病，之所以一直沒(méi)有很好的治療方法，一個(gè)重要原因就是用小鼠做疾病模型并不合適。
“因此，我們迫切需要用非人靈長(cháng)動(dòng)物創(chuàng )建更多疾病模型，同時(shí)用克隆或其他手段快速建立種群，讓這些實(shí)驗動(dòng)物在疾病研究領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。”食蟹猴自閉癥模型研究者、中科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員仇子龍對《中國科學(xué)報》說(shuō)。
蒲慕明解釋?zhuān)瑒?dòng)物實(shí)驗需要使用遺傳背景相同的動(dòng)物。在小鼠等常用的實(shí)驗動(dòng)物中，人們通過(guò)多代近親繁殖得到了許多穩定遺傳的品系。但對靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物顯然不能那么做。另外，從科研倫理的角度考慮，也必須降低實(shí)驗用靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的數量。
“而體細胞克隆技術(shù)，恰恰可以在較短時(shí)間里產(chǎn)生一批遺傳背景一致的個(gè)體，從而大大降低了實(shí)驗動(dòng)物的消耗量，這個(gè)意義非常重大。”蒲慕明說(shuō)。
展望未來(lái)，孫強表示：“后面要做的事情還有很多。比如提高克隆猴技術(shù)本身的效率，以及利用克隆技術(shù)實(shí)現模型猴的構建等。”
實(shí)現人類(lèi)腦圖譜百年突破
經(jīng)過(guò)6年的努力，中科院自動(dòng)化所腦網(wǎng)絡(luò )組研究中心蔣田仔團隊聯(lián)合國內外其它團隊，成功繪制出全新的人類(lèi)腦圖譜：包括246個(gè)精細腦區亞區，以及腦區亞區間的多模態(tài)連接模式。
在此之前，學(xué)界最常用的腦圖譜還是100多年前，德國神經(jīng)科學(xué)家Brodmann在單個(gè)人的尸體組織標本上利用細胞構筑繪制的腦圖譜。而蔣田仔等人的這項成果，不僅比傳統的Brodmann圖譜精細4~5倍，具有客觀(guān)精準的邊界定位，更重要的是，它還是首個(gè)宏觀(guān)尺度上的活體全腦連接圖譜?？梢哉f(shuō)，他們打破了延續100多年的傳統腦圖譜繪制思想，引入了全新的思想和方法。
蔣田仔表示，為了讓這項技術(shù)更好地進(jìn)入臨床應用，人類(lèi)腦網(wǎng)絡(luò )組圖譜未來(lái)將向以下三個(gè)方向重點(diǎn)發(fā)展：基于更精細的圖譜尋找不同神經(jīng)**疾病的早期診斷、預后判斷、療效評價(jià)等方面的生物標記；在不同尺度上驗證圖譜中不同區域在情緒、記憶等人類(lèi)認知行為中的功能環(huán)路，建立腦功能圖譜；用語(yǔ)言、認知等相關(guān)方面的圖譜來(lái)指導在類(lèi)腦研究中建立新的計算模型。
據蔣田仔介紹，上述3項入選研究都是在中科院B類(lèi)戰略性先導科技專(zhuān)項“腦功能聯(lián)結圖譜與類(lèi)腦智能研究”的支持下完成的。
2012年這一先導專(zhuān)項啟動(dòng)以來(lái)，在Nature、Science、Cell等權威期刊發(fā)表論文，代表性成果入選“中國科學(xué)十大進(jìn)展”“中國科學(xué)十大科技進(jìn)展新聞”“中國十大醫學(xué)進(jìn)展”和“中國科學(xué)院‘十二五’標志性重大進(jìn)展”。
“腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心是中科院、最復雜的卓越中心，包含了34個(gè)共建單位。除了各個(gè)研究所外，還包括大學(xué)、醫院和企業(yè)單位。”蒲慕明說(shuō)，“我們正努力把100多個(gè)實(shí)驗室聯(lián)合在一起，組成有效率的團隊，期待未來(lái)做出更多更好的成果。”
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