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中國研究獼猴自閉癥,部分美國科學(xué)家擔憂:要out了

2018/7/12 6:38:03 來源:網(wǎng)易科技 作者:惜辰 責(zé)編:阿迷

《大西洋月刊》媒體人莎拉·張(Sarah Zhang)深入訪問了腦科學(xué)研究專家馮國平及其合作者,他們正在研究Shank3缺陷型猴子以試圖推進自閉癥這一世界難題的研究進展。

1977年,在馮國平的高中里,唯有他被錄取了。他進入了醫(yī)學(xué)院。像大多數(shù)懷有科研野心的同代人那樣,他很快就把目光投向了美國的研究生學(xué)習(xí)。他表示,“當時中國真的落后了30年到50年,沒法展開前沿研究?!币虼嗽?989年,他離開中國前往紐約布法羅,在那里他第一次看到堆成數(shù)英尺的積雪。他在紐約州立大學(xué)布法羅分校攻讀了遺傳學(xué)博士學(xué)位。

馮國平個子不高,體型瘦削,帶有僧侶般的平靜,微笑一閃即逝。目前他在麻省理工學(xué)院任神經(jīng)科學(xué)講席教授,他專注于腦部疾病遺傳學(xué)。他的實驗室擁有45名成員,隸屬麥戈文腦科學(xué)研究所。該研究所成立于2000年,擁有3.5億美元的捐贈資金,這是該大學(xué)有史以來獲得的最大規(guī)模捐贈。簡言之,他的實驗室并不缺資金。

現(xiàn)在,馮國平每年都會去中國幾次進行他在美國未能開展的研究。今年1月,莎拉·張在深圳采訪了他。他從波士頓乘坐了一趟紅眼航班,直奔中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院(SIAT),在那里他與幾位研究人員建立了合作關(guān)系。該研究所的總部前面立著一塊計算機主板的大型金屬雕塑,旁邊是一個DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),前者被視為20世紀的技術(shù)代表,后者被許多人認為是21世紀的技術(shù)代表。

馮國平曾在深圳先進技術(shù)研究院組織了一場研討會,他還邀請了幾位同事作為研討會發(fā)言人,其中包括一名對樹鼩感興趣的麻省理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)家。樹鼩是一種與靈長類動物有親屬關(guān)系的小型哺乳動物,原產(chǎn)于中國南方。馮國平還邀請了匹茲堡大學(xué)和紐約州立大學(xué)上州醫(yī)科大學(xué)研究成癮現(xiàn)象的數(shù)名神經(jīng)科學(xué)家,他們均出生于中國,像馮國平一樣,在80年代和90年代出國尋求機會的年輕科學(xué)家行列?,F(xiàn)在他們也和馮國平一樣,回到中國希望開展一種尖端研究。這種研究在美國太昂貴,太不切實際,倫理上也許過于敏感。

在研討會上,科學(xué)家們提到了在靈長類大腦中使用CRISPR這種強大的基因編輯技術(shù)的潛力。第二天,莎拉和馮國平實驗室的博士后研究生楊洲(Yang Zhou音譯)一同出發(fā),探訪了養(yǎng)殖基地。

該養(yǎng)殖基地本身并沒有對猴子進行遺傳改造,但馮國平意識到,一定數(shù)量的猴子使這里成為新基因工程技術(shù)的理想試驗場所。已有一名中國研究者在該基地展開干細胞研究,因此馮國平和同事們在這里展開研究并不難。

馮國平與該基地之間的合作受到了新基因編輯技術(shù)的推動,特別是在生物學(xué)研究領(lǐng)域引發(fā)熱潮的CRISPR技術(shù)。CRISPR使用蛋白質(zhì)作為分子剪刀,讓科學(xué)家實現(xiàn)了對特定基因的導(dǎo)向目標追蹤和禁用。在CRISPR問世前,靈長類動物的基因工程是一個棘手的過程,能夠展開的編輯非常有限。很少有研究團隊嘗試,成功的團隊就更少了。而利用CRISPR技術(shù),猴子的基因工程研究幾乎和老鼠一樣容易。

馮國平在老鼠研究上曾取得一些成就,作為一位極有天賦的年輕遺傳學(xué)家,他發(fā)明了一些促進嚙齒動物大腦研究的基因技術(shù)。2011年楊洲進入馮國平的麻省理工學(xué)院實驗室時,馮國平交給他一項任務(wù)——利用實驗室中培育的突變老鼠研究自閉癥。這些老鼠的Shank3基因被“破壞”或停用。在人類自閉癥譜系障礙病例中(包括一些最嚴重的病例),有1%至2%存在Shank3基因突變。這些患者具有重復(fù)性行為以及社交障礙,也可能是重度智力殘疾。

Shank3基因被破壞的老鼠表現(xiàn)出與Shank3基因突變?nèi)祟愊嗨频奶卣?。某些神?jīng)元不發(fā)達,它們反復(fù)地給自己梳毛,有時甚至磨破了皮。

但這些研究結(jié)果是否適用于人類?嚙齒類動物沒有完整的前額皮質(zhì),這塊大腦區(qū)域被認為是人格、決策和更高級認知功能的所在地。而且它們不會像人類那樣進行社交。例如,避免眼神接觸是人類自閉癥的典型特征,然而即使是健康的老鼠,彼此對視也是不可能的。自閉癥研究人員越來越懷疑老鼠是否適宜作為研究對象。

為了尋找更適宜的自閉癥研究模型,馮國平開始在中國尋找合作者,希望培育出破壞了Shank3基因的猴子。他的目的不是培育出自閉癥猴子,而是通過表現(xiàn)出足夠癥狀的猴子來解釋引發(fā)病癥的大腦結(jié)構(gòu),并測試可以減輕病癥的藥物。如果他的Shank3研究項目取得成效,馮國平也想在猴子身上研究強迫癥和精神分裂癥等精神疾病。他告訴我,他的一個密友在大學(xué)時患精神分裂癥并自殺,他一直無法忘記這個悲劇。大腦怎么會出現(xiàn)這么可怕的錯誤?這個問題促使他花費三十多年研究腦部疾病,他認為猴子最終可能會幫助他們揭示一些答案。

在麻省理工學(xué)院,馮國平的實驗室對狨猴展開了基因工程試驗。這種猴子非常小,看起來相當怪異。由于體型小,它們的飼養(yǎng)費用較低,但它們是一種相對較新的實驗動物,并且在實驗室任務(wù)中進行培訓(xùn)存在一定難度。因此馮國平也希望研究中國獼猴的Shank3基因。幾十年來,科學(xué)家們一直對獼猴的社會行為進行研究歸類,使獼猴成為研究自閉癥等疾病的適宜對象,這類疾病往往影響著人類的社交功能。與狨猴相比,獼猴與人類的關(guān)系更密切,它們的大腦能夠更好地代表人類大腦。

即使使用CRISPR這樣的先進工具,對獼猴進行基因工程改造也并非易事。研究人員首先讓雌性猴子服用人類體外受精時用到的激素。然后收集卵子、使其受精,使用細長的玻璃針把CRISPR蛋白質(zhì)注入到培育的胚胎中。猴子胚胎遠比小鼠胚胎敏感,注射物質(zhì)的PH值或CRISPR蛋白質(zhì)濃度的微小變化都會影響到猴子胚胎。但只有一些胚胎會產(chǎn)生預(yù)期的突變。胚胎植入代孕母體后,只有部分胚胎會存活。需要數(shù)十個卵子才能成功培育出一只猴子,所以哪怕只培育幾只Shank3缺陷型猴子,也需要大型養(yǎng)殖基地的支持。

第一只Shank3缺陷型獼猴在2015年出生,隨后他們又培育了四只,總數(shù)達到了五只。為了研究這些獼猴,馮國平現(xiàn)在需乘飛機跨越12個時區(qū)。他最初請求在新英格蘭靈長類研究中心培育Shank3缺陷型獼猴。該中心位于麻省紹斯伯勒,距離麻省理工學(xué)院校園以西僅20英里,地理位置便利。但在2013年,資助方之一哈佛醫(yī)學(xué)院決定關(guān)閉該中心。

這一決定震撼了研究界,這被廣泛視為美國對靈長類動物研究興趣減弱的一個跡象。美國等一些國家靈長類動物中心是艾滋病、寨卡、埃博拉等疾病的重要研究地,也受到了公眾的密切關(guān)注。

麻省理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)家邁克爾·哈拉薩(Michael Halassa)曾在馮國平的研討會上發(fā)言。在深圳時,他告訴莎拉,“他們自己搞砸了?!绷硪晃话l(fā)言人姚衛(wèi)東(Wei-Dong Yao)插話說,僅僅兩年后,CRISPR就引發(fā)了對靈長類動物研究興趣的新浪潮。在新英格蘭靈長類研究中心關(guān)閉之前,姚衛(wèi)東是那里的研究人員之一?,F(xiàn)在他在紐約州立大學(xué)上州醫(yī)科大學(xué)創(chuàng)立了一個研究基因工程老鼠和人類干細胞的實驗室。

美國科學(xué)家擔心美國在靈長類動物研究上落后于中國。賓夕法尼亞大學(xué)研究靈長類動物的腦科學(xué)家邁克爾·普拉特(Michael Platt)表示,“我有兩大擔心。美國并沒有對這些(靈長類)動物模型投入巨資,我們將無法擁有中國科學(xué)家所享有的機會。第二,我們可能失去靈長類神經(jīng)科學(xué)的人才基礎(chǔ)和專業(yè)知識?!?/p>

與此同時,中國正把自己打造為靈長類研究的國際樞紐。中國不僅擁有大量的猴子,而且擁有大量的猴子繁殖專家,他們可以展開精妙的實驗來修改猴子的基因組。

中國正努力在科學(xué)領(lǐng)域發(fā)力,提高名望。過去數(shù)年,在昆明、上海和廣州,科學(xué)家們培育出的猴子因基因改造而表現(xiàn)出帕金森病、杜氏肌萎縮癥、孤獨癥等癥狀。在中國,培育出Shank3缺陷型猴子的并非只有馮國平的團隊。另一個團隊也取得了同樣的成果,該團隊主要由埃默里大學(xué)的研究人員和中國科學(xué)家構(gòu)成。

在中國期間,莎拉還遇到了離開加州大學(xué)伯克利分校擔任上海神經(jīng)科學(xué)研究所所長的蒲慕明(Mu-Ming Poo)。幾天后,該研究所的科學(xué)家們將向全世界宣布他們成功克隆了猴子中中和華華。蒲慕明對這一突破激動不已。他表示,通過克隆技術(shù),研究者們可以更快速地培育出一批經(jīng)遺傳工程改造過的相同猴子,而不是一次培育一只猴子。通過猴子研究疾病模型的一個主要挑戰(zhàn)就是培育出數(shù)量足夠的猴子。蒲慕明設(shè)想著通過上海的某個研究樞紐把全球的靈長類研究者吸引過來。

最近對科學(xué)的投資吸引了中國的研究生和博士后從西方歸國,他們也帶回了西方標準。與美國研究人員的合作,如馮國平和德西蒙在深圳先進技術(shù)研究院的合作,也向中國研究機構(gòu)引入了西方標準,甚至?xí)哂谖鞣綐藴省?/p>

獼猴對面孔的敏感度是馮國平想要研究靈長類動物的原因之一。當一只普通猴子看到一張咄咄逼人的猴臉照片時,它會瞪回去。它對中性面孔關(guān)注較少,并會完全忽視了恭順的面孔。如果Shank3缺陷型猴子無法獲得這些社交線索,就像一些自閉癥患者無法識別其他人的面部表情那樣,那么這表明靈長類動物確實是自閉癥的合適模型。為此,馮國平在深圳的合作者也正在用核磁共振成像和腦電圖技術(shù)研究猴子的大腦,希望弄清楚基因突變?nèi)绾胃淖兇竽X結(jié)構(gòu)。

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