首页科技 › 动用基因编辑神经物翻译家开采了一种新的失眠模型

动用基因编辑神经物翻译家开采了一种新的失眠模型

在接下来的一年里,研究人员希望开始测试可能影响自闭症相关症状的治疗方法。他们还希望识别生物标志物,例如MRI扫描中看到的独特的功能性大脑连接模式,这将有助于他们评估药物治疗是否有效。

这些猴子表现出一些行为特征和大脑连接模式,与患有这些疾病的人类相似。

麻省理工学院麦戈文脑科学研究所成员詹姆斯W帕特里夏珀特拉斯(Jatric
W.)和帕特里夏珀特拉斯(Patricia
Poitras)神经科学教授以及该研究的资深作者之一。

我们对这个基因的基础研究已经做了很多了,知道它表达在神经元的突触上,也做了很多小鼠模型研究,但是要研究比较高端的一些行为,比如说社交认知,小鼠模型就比较困难了。因为它和人差别很大,神经环路不一样,很多地方的脑区都不一样,小鼠和灵长类最大的差别就是前额皮质。所以很多小鼠研究结果非常好,但到临床药物实验上很多都失败了。

麻省理工学院的大部分数据进行了分析,发现具有Shank3突变的猕猴表现出与具有突变基因的人类相似的行为模式。他们往往在夜间经常醒来,他们表现出重复的行为。与其他猕猴相比,他们的社交互动也更少。

Shank3编码的蛋白质存在于突触中,突触是脑细胞之间的连接,使它们能够相互沟通。它在大脑中被称为纹状体的部分特别活跃,纹状体与运动计划、动机和习惯性行为有关。

我们迫切需要自闭症谱系障碍的新治疗方案,迄今为止,在小鼠中开发的治疗方法令人失望。尽管小鼠的研究仍然非常重要,但我们认为灵长类动物的遗传模型将有助于我们开发更好的药物,甚至可能用于基因疗法。某些严重的自闭症形式,麻省理工学院麦戈文脑科学研究所所长,多里斯和唐伯基神经科学教授,论文作者罗伯特德西蒙内说。

图片 1

图片 2

磁共振成像扫描也显示了与自闭症谱系障碍患者相似的模式。神经元显示纹状体和丘脑的功能连接减少,而纹状体和丘脑负责传递感觉和运动信号,也参与睡眠调节。与此同时,包括感觉皮层在内的其他区域的连通性也得到了加强。

这项研究发表在《自然》杂志上,由中国科学院深圳先进技术研究所(SIAT),麻省理工学院,中山大学和华南农业大学的科学家进行。

其次,从行为学和大脑结构上来看,我们确实看到了和正常猴子不一样的地方,我们将进一步去研究这些和人的大脑变化是不是有类同之处。

基因变种

麻省理工学院的研究人员分析了大量数据,发现Shank3基因突变的猕猴表现出的行为模式与基因突变的人类相似。他们往往在夜间频繁醒来,并表现出重复的行为。与其他猕猴相比,它们的社交活动也更少。

由于ASD的小鼠模型与灵长类动物在神经和行为上存在差异,因此无法很好地解决。Shank3突变灵长类动物的行为和神经特征的报道为ASD的基于电路的病理生理模型提供了新的见解。

通过小鼠模型研究自闭症和其它神经发育障碍,已经开发出一些进入临床试验的药物,但是到目前为止,都没有达到预期的结果,许多制药公司也已经放弃相关临床试验。

自闭症和其他神经发育障碍的小鼠研究已经产生了已经在临床试验中进行过测试的候选药物,但它们都没有成功。由于迄今为止的良好记录,许多制药公司已放弃测试此类药物。

冯说:“鉴于老鼠模型的局限性,病人真的需要这种进步来给他们带来希望。”“我们不知道这是否会成功开发出治疗方法,但我们将在未来几年看到这将如何帮助我们将一些研究结果从实验室转化到临床。”

通过基因组编辑系统CRISPR,他们对猕猴进行了改造,使其表达与人类自闭症和其他神经发育障碍有关的基因突变。这些猴子表现出一些行为特征和大脑连接方式,类似于在这些条件下的人类。

即使有了 CRISPR
技术,培育自闭症猴子模型也非易事。研究人员用细长的玻璃针把 CRISPR
蛋白质注入到培育的胚胎中,但只有一些胚胎会产生预期的突变。一般而言,数十个卵子才能成功培育出一只猴子,所以即使只培育几只Shank3缺陷型猴子,也需要大型养殖基地的支持。

类似的方法也可用于研究由充分表征的遗传突变引起的其他类型的神经障碍,例如Rett综合征和脆性X综合征。脆性X是世界上最常见的遗传性智力残疾形式,影响约4,000名男性中的1名和8,000名女性中的1名。Rett综合症是一种更为罕见且几乎完全影响女孩的疾病,会严重损害语言和运动技能,还会引起癫痫发作和呼吸困难。

这项研究发表在6月12日的《自然》网络版上。

实验室动物护理评估和鉴定协会(AAALAC)是一个私有的非营利组织,通过自愿的鉴定和评估计划促进科学上对动物的人道对待。SIAT的灵长类动物实验平台于2018年获得AAALAC认证,这为与国际制药公司合作以开发未来的脑疾病新疗法奠定了基础。

自闭症是一种复杂的发育障碍,具有很强的遗传基础。截至目前,科学家已经确定了数百个与自闭症相关的遗传变异,但是很大一部分基因变异与自闭症风险之间的关联并不显着,而备受关注的Shank3基因突变则与自闭症强相关。

冯说,尽管小鼠研究可以提供有关疾病分子基础的大量信息,但使用它们来研究神经发育障碍也存在缺陷。特别是,小鼠缺乏高度发达的前额叶皮层,这是许多独特的灵长类动物特征的所在,例如做出决定,保持集中注意力,以及解释经常受脑部疾病影响的社交线索。

最近,CRISPR基因编辑技术的发展提供了一种将基因变异植入猕猴体内的方法,这在以前是非常困难的。

图片 3

DeepTech:还有个问题,美国对动物伦理讲的比较多,中国考虑比较少,这是在中国做灵长类研究的优势吗?

深圳市先进技术研究院的Huihui Zhou,中山大学的Andy Peng
Xiang和华南农业大学的Shihua
Yang也是这项研究的高级作者,该研究出现在6月12日的Nature版网络版上。该论文的主要作者是前麻省理工学院博士后杨周,麻省理工学院研究科学家Jitendra
Sharma,博士研究所组长Rogier
Landman和中山大学的琼克。该研究团队还包括脑部和认知科学系的Paul和Lilah
E. Newton教授,以及麻省理工学院Picower学习和记忆研究所的成员Mr。

图片 4

自闭症谱系障碍(ASD)是具有强大遗传基础的复杂发育障碍。科学家们已经发现了数百种与ASD相关的遗传变异,其中许多变异各自仅具有很小的风险。在这项研究中,研究人员集中研究了一个具有强关联的基因,称为Shank3。

在这项最新研究中,中美科研团队也是立足于中国的灵长类生殖技术,通过
CRISPR 编辑技术改造猕猴受精卵来创建携带Shank3突变的胚胎。

药物开发

“我们迫切需要新的治疗方案来治疗自闭症谱系障碍,而目前在小鼠身上开发的治疗方法令人失望。老鼠的研究仍很重要,但我们相信,灵长类动物遗传模型将帮助我们开发更好的药物,甚至可能基因治疗一些严重形式的自闭症,”罗伯特·德西蒙,麻省理工学院麦戈文脑研究所主任。

灵长类动物模型在进化上接近人类,并且在大脑结构上与人类有很多相似之处。例如,非人类灵长类动物的前额叶皮层发达,在决策,注意力和社会互动中起着重要作用。这些认知功能的不足与包括自闭症在内的脑部疾病有关。因此,非人类灵长类动物有望成为模拟某些人脑疾病的理想动物模型,
SIAT的周慧慧教授说。

由Shank3编码的蛋白存在于神经元连接点的突触中。突触是神经元之间相互交流的功能结构,在大脑与运动计划、动机和习惯性行为相关的纹状体部位,突触特别活跃。该研究通讯作者之一、麻省理工学院和哈佛大学
Broad
研究所神经科学教授冯国平,以前曾研究过带有Shank3突变的小鼠,发现它们会表现出与自闭症相关的一些特征,包括避免社交和强迫性重复行为。

我们的目标是产生一个模式,帮助我们更好地了解孤独症的神经生物学机制,并最终发现,将更加翻译给人类的治疗方案,丰,谁也是Broad研究院的机构成员说:麻省理工学院和哈佛大学以及布罗德斯坦利精神病研究中心的资深科学家。

然而新型的模型,可以帮助科学家开发更好的治疗方法对于某些神经发育障碍。冯国平,詹姆斯W和帕特丽夏神经科学教授是麻省理工学院麦戈文脑研究所成员,及该研究的资深作者之一。

一个中美联合研究小组报告了具有Shank3突变的种系可传播的食蟹猕猴的产生,该突变已知会导致自闭症。

位于中国的研究小组的成员,灵长类繁殖技术比美国更先进,将CRISPR成分注入受精猕猴卵,产生带有Shank3突变的胚胎。

关于药物开发

冯国平:有两个方面不同。一个方面是技术上,它用了慢病毒做载体,把会导致自闭症的基因转了进去,是转基因的技术,转移基因的位点是随机。我们用的是更精确的基因编辑技术,是完全模仿人在基因组上确定位点的基因突变。
另一个是基因的不同。他们用的是甲基化 CpG 岛结合蛋白
2的基因,当该基因拷贝数异常增多时,会导致严重自闭症,Shank3基因则是突变就会导致自闭症。

鉴于鼠标模型的局限性,患者确实需要这种进步才能带来希望,冯说。我们不知道这是否能成功开发治疗方法,但我们将在未来几年内看到这有助于我们将实验室的一些研究结果转化为诊所。

图片 5

“考虑到小鼠动物模型的局限性,患者的确需要这种新的进展来给他们带来希望,”冯国平说,“我们不知道是否可以成功研究出新疗法,但是在未来几年,我们将看到这一新模型如何帮助研究人员将实验室研究成果转化到临床上去。”

Shank3编码的蛋白质存在于突触中 -
脑细胞之间的连接点,允许它们相互通信。它在称为纹状体的大脑的一部分中特别活跃,其涉及运动计划,动机和习惯行为。Feng和他的同事之前曾研究过Shank3突变的小鼠,发现它们显示出一些与自闭症有关的特征,包括避免社交互动和强迫性重复行为。

冯和他的同事之前研究过带有Shank3基因突变的老鼠,发现它们表现出一些与自闭症相关的特征,包括回避社交和强迫性重复行为。

值得一提的是,在中国进行灵长类动物研究的研究机构是由国际实验动物管理评估与认证协会国际认可的。AAALAC
是一家私人非营利组织,通过自愿认证和评估项目来促进科学界对动物的人道待遇。

科学家已经发现了数百种与自闭症谱系障碍相关的遗传变异,其中许多变异只能带来很小的风险。在这项研究中,研究人员专注于一个具有强烈关联的基因,称为Shank3。除了与自闭症有关外,Shank3的突变或缺失还可引起相关的罕见疾病,称为Phelan-McDermid综合征,其最常见的特征包括智力残疾,言语和睡眠受损以及重复行为。这些人中的大多数也被诊断患有自闭症谱系障碍,因为许多症状重叠。

图片 6

2000
年我就开始做这方面的工作了,就开始做神经突触的工作,后来用小鼠的模型来研究,思路是一贯下来的。但是你能做到哪一步,这要看科技技术的发展。基因技术给我们神经科学家提供做动物模型的机会。

CRISPR基因组编辑技术的最新发展提供了一种将基因变体设计成猕猴的方法,这在以前很难做到。CRISPR由称为Cas9的DNA切割酶和将酶引导至基因组特定区域的短RNA序列组成。它可用于破坏基因或在特定位置引入新的基因序列。

图片 7

2016 年,Nature
Neuroscience发表了来自冯国平等人撰写的综述称,精神疾病的研究进展缓慢,原因有很多,但其中最重要的是缺少良好的动物模型。因为人类和常用的啮齿类动物模型在大脑和行为之间的差异巨大。文章呼吁,在基因编辑等精准技术迅速发展的背景下,灵长类动物不仅能应用于人体临床试验前的药代动力学和毒理学研究,也可以用于疗效的临床前研究,这样有可能大大提高我们开发新疗法、治疗这些难治性疾病的能力。

我们迫切需要新的治疗方案来治疗自闭症谱系障碍,迄今为止小鼠的治疗方法令人失望。虽然小鼠研究仍然非常重要,但我们相信灵长类遗传模型将帮助我们开发更好的药物,甚至可能用于基因治疗。一些严重形式的自闭症,麻省理工学院麦戈文脑研究所所长罗伯特德西蒙说,多丽丝和唐伯基神经科学教授,以及该论文的作者。

这些人中的大多数也被诊断为自闭症谱系障碍,因为许多症状重叠。

专访冯国平

然而,这种新型模型可以帮助科学家们为某些神经发育障碍开发更好的治疗方案,他是麻省理工学院麦戈文脑研究所的成员James
W.和Patricia Poitras神经科学教授。这项研究的资深作者。

在中国,灵长类动物的生殖技术比美国先进得多。研究团队的成员将CRISPR成分注射到受精的猕猴卵子中,产生了携带Shank3突变的胚胎。

DeepTech:你们下一步是什么考虑呢?

磁共振成像(MRI)扫描也揭示了与自闭症谱系障碍相似的人类模式。神经元显示纹状体和丘脑的功能连接性降低,丘脑传递感觉和运动信号,并且还参与睡眠调节。与此同时,其他地区的连通性也得到了加强,包括感觉皮层。

图片 8

小鼠模型不理想

利用基因组编辑系统CRISPR,麻省理工学院和中国的研究人员设计了猕猴来表达与自闭症和人类其他神经发育障碍相关的基因突变。这些猴子表现出一些行为特征和大脑连接模式,类似于具有这些条件的人类。

明年,研究人员希望开始测试可能影响自闭症相关症状的治疗方法。他们还希望识别生物标志物,比如在MRI扫描中看到的独特的大脑功能连接模式,这将帮助他们评估药物治疗是否有效果。

我们就想,是不是需要更好的、脑结构和脑功能与人更接近的动物来做模型,这是我们做猴子模型的初衷。

转载本站文章请注明出处:澳门新葡亰官方网站 http://www.radioritmo-bl.com/?p=1598

上一篇:

下一篇:

相关文章