中国学者最新Nature发文:利用CRISPR找到一种自闭症的灵长类动物模型

【字体: 时间:2019年06月13日 来源:生物通

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  由中国科学院深圳先进技术研究院,美国麻省理工,中山大学和华南农业大学多处科学家组成的研究团队公布了一项重要的研究新成果:利用基因组编辑系统CRISPR,研究人员设计了与自闭症和人类其他神经发育障碍相关的基因突变的猕猴模型。这些猴子表现出一些行为特征和大脑连接模式,类似于相同情况的人类。

  

生物通报道:由中国科学院深圳先进技术研究院,美国麻省理工,中山大学和华南农业大学多处科学家组成的研究团队公布了一项重要的研究新成果:利用基因组编辑系统CRISPR,研究人员设计了与自闭症和人类其他神经发育障碍相关的基因突变的猕猴模型。这些猴子表现出一些行为特征和大脑连接模式,类似于相同情况的人类。

这一研究发现公布在6月12日的Nature杂志上。

自闭症(ASD)是一种复杂的发育障碍,目前这种疾病和其他神经发育障碍的小鼠研究已经产生了在临床试验中进行过测试的候选药物,但它们都没有成功。许多制药公司已放弃测试此类药物。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。

我们都知道,自闭症具有强大的遗传基础。目前科学家已经确定了数百种与ASD相关的遗传变异,但其中许多变异相关性不高。在这项研究中,研究人员聚焦于一个具有强烈关联的基因: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病,比如Phelan-McDermid综合征,其最常见的病征包括智力残疾,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,因为它们的许多症状重叠。

Shank3编码的蛋白质存在于突触中,这是大脑细胞之间的连接点,允许它们相互通信。Shank3在纹状体中特别活跃,这一大脑区域涉及运动计划,动机和习惯行为。张锋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。

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,这是许多灵长类动物的独特特征,例如做出决定,保持集中注意力。

CRISPR基因组编辑技术的发展为设计编辑基因突变,送入猕猴中提供了新的方法,这在以前很难做到。因此研究人员将CRISPR成分注入到猕猴受精卵中,产生带有Shank3突变的胚胎。

结果发现具有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。它们往往在夜间醒来,表现出重复的行为。与其他猕猴相比,它们的社交互动也更少。磁共振成像(MRI)扫描也揭示了与自闭症相似的人类模式。

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。

(生物通:万纹)




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