我国学者在建立神经退行性疾病大动物模型猪取得重要进展

发布日期2018-03-30 18:13 来源:本站

1 亨廷顿基因敲入猪模型制备流程图

    在国家自然科学基金项目、器官衰老与器官退行性变化的机制重大研究计划(项目编号:91332206, 91649115, 31701297)等资助下,暨南大学李晓江团队与中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学团队、美国Emory大学李世华教授合力攻关,在国际上首次建立了亨廷顿基因敲入模型猪。研究成果以A huntingtin knock-in pig model recapitulates features of selective neurodegeneration in Huntington’s disease”(建立具有选择性神经元死亡的亨廷顿基因敲入猪)为题,于北京时间2018年3月30日在国际顶级期刊Cell(《细胞》)上在线发表,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教授、美国Emory大学李世华(Shihua Li)教授为文章通讯作者,暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院闫森副研究员、涂著池博士、广州生物医药与健康研究院刘朝明博士为共同第一作者。论文链接:http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30285-X

    亨廷顿氏舞蹈症是典型的随年龄老化产生、可遗传的渐进性神经退行性疾病,此类疾病还包括阿尔茨海默病(老年痴呆)、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症(渐冻人)等,可因基因突变而导致。而建立能准确模拟疾病表型及病理的动物模型,对开发治疗疾病的有效手段至关重要。小鼠作为最常见的动物模型,已被广泛地用于研究人类疾病机理、寻找临床治疗方法。然而,研究中发现,表达突变基因的神经退行性疾病小鼠模型,有时不能完全地表现出像病人脑中一样的典型神经细胞死亡的重要病理特征。大动物的大脑与人类更加接近,因此是研究神经退行性疾病良好的选择。李晓江团队先后分别早在2008年和2010年建立了转基因猴、猪模型。虽然两个模型都能够表现出HD神经元死亡的病理特征,但由于是外源的HTT基因片段,随机整合插入毒性过大,造成出生的动物很快死亡,不能传代而限制了转基因模型的应用。亨廷顿舞蹈症是内源性基因突变而造成的,如果直接把猪的内源性基因定点替换为人类亨廷顿疾病的突变基因,猪的病理变化应该与病人的病理状态更接近。然而,大动物没有成熟的干细胞培养体系,应用传统方法基因敲入的效率太低,在大动物中很难获得理想结果。为进一步获得可稳定遗传的HD大动物模型,攻克HD疾病。李晓江团队和赖良学团队再次合作,利用CRISPR/Cas9技术和克隆技术,通过同源重组,将人源化的突变HTT基因敲入进入猪的HTT基因中,建立了HTT基因敲入猪模型(HD-KI),实现了精准的基因敲入。

该模型猪不但能够模拟亨廷顿病患者在大脑纹状体的神经元选择性死亡的典型病理特征,在行为上也表现出类似亨廷顿病"舞蹈样"的异常行为。更为重要的是,这些病理及行为学表型都可以稳定地遗传给后代,成功地产生了F1代及F2代模型猪。

李晓江团队和赖良学团队于2010年开始首次合作并建立了世界首例转基因亨廷顿猪模型。李晓江团队及李世华教授一直致力于神经退行性疾病研究,具有丰富的经验。赖良学团队先后建立了50余种在生物医药和农业领域具有重要价值的转基因和基因打靶克隆猪。中山大学、吉林大学、云南农业大学的科学家们也参与了该工作。  

在国家的高瞻远瞩战略下,国家自然基金委,器官衰老与器官退行性变化的机制重大研究计划等的大力支持下,该研究为开发治疗亨廷顿舞蹈病新手段提供了稳定、可靠的动物模型,也为制备其它神经退行性疾病大动物模型提供了技术范本和理论依据。更好地应用于临床前评价从而进行临床转化,最终造福于人类。