你还记得克隆猴“中中”“华华”吗？2018年，“中中”“华华”在上海出生，这是世界上首次成功实现体细胞克隆猴的构建。人们在被这对小猕猴的可爱模样迷住的同时，也为“第一只体细胞克隆猴”这个名号背后的科技含量感到自豪，因为这意味着我国率先开启了以体细胞克隆猴作为模式动物的新时代。
从“多莉”羊到“中”“华”猴
▲世界上首例体细胞克隆猴“中中”和“华华”
体细胞克隆猴的制作，是“非人灵长类模式动物构建”项目的代表性成果之一。2009年，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）建立了非人灵长类研究平台，致力于利用非人灵长类开展脑疾病和脑认知研究，其主要任务就是非人灵长类遗传修饰模型的构建和技术研发。
说到模式动物，我们可能首先想到的是大鼠、小鼠等啮齿类动物。确实，啮齿类繁殖周期短、与人类基因高度同源、遗传背景明确，是非常“称职”的模式动物。但是，在以脑疾病和脑认知研究为主的神经科学领域，啮齿类还是有一些局限性的。在啮齿类模型上花费巨大资源筛选得到的候选药物用在患者身上经常无效或具有不可接受的不良反应，这也是当前很多疾病不能得到有效治疗的重要原因之一。因此，构建与人类更为接近的高等模式动物就成了亟待完成的目标。这里所说的高等模式动物，主要指以猕猴为主的非人灵长类，它们有着与人类更为接近的生理解剖结构和神经环路，非常适合用来研究脑疾病和脑认知的相关科学问题。
体细胞核移植技术，即体细胞克隆技术，被认为是构建非人灵长类遗传修饰模型的理想方法。体细胞克隆的研究热潮要追溯到20世纪末。1997年，克隆羊“多莉”问世，这是世界上首只体细胞克隆动物，随后，体细胞克隆的牛、马、羊、猪等家畜以及小鼠、大鼠、兔、狗等多种实验动物纷纷诞生。截至2017年，已有23种哺乳动物成功实现了体细胞克隆。但是，与人类最为相近的非人灵长类动物体细胞克隆的难题一直没有得到解决。
制作一只体细胞克隆猴在原理上似乎很容易。首先，找一枚卵细胞，去除细胞核。然后，取一个体细胞的细胞核放进这枚卵细胞，让它们充分融合。接下来，将这个重组卵细胞移植到代孕猴妈妈的体内，就可以等待克隆猴出生了。
虽然原理并不复杂，但实际操作中存在许多限制因素。一是猴的卵细胞不透明，去核操作非常困难。二是猴体细胞核的分化程度太高，供体细胞核在受体卵细胞中很难重编程，导致胚胎发育率很低。
好在科学家发现，如果加入一种叫作Kdm4d的酶，就可以“擦掉”基因里一些关键的表观遗传修饰，使重编程得以顺利进行。基于此，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙强研究员团队在重编程过程中注入了这种酶的RNA来帮助克隆胚胎发育，终于用体细胞克隆技术成功得到了两只猕猴——“中中”和“华华”。2018年，他们的这项研究作为封面文章发表于《细胞》杂志。2019年，研究团队又成功利用体细胞克隆技术得到了首批遗传背景一致的节律紊乱疾病猴模型，证明了体细胞克隆技术用于构建疾病模型猴的可行性，同时也为节律紊乱相关疾病的治疗干预手段研发提供了有效的高等动物模型。
下一代模式动物，非“猴”莫属
除了大名鼎鼎的体细胞克隆技术外，构建非人灵长类模式动物还有一些其他方法。在体细胞克隆技术取得成功之前，研究团队使用的是慢病毒转基因法和基因编辑法。2016年，孙强研究员与仇子龙研究员利用慢病毒转基因法合作构建了患有自闭症的转基因猴。自闭症的发生与MeCP2基因的过表达有关，所以通过构建MeCP2过表达转基因猴，就可以得到患有自闭症的疾病猴模型。行为学研究发现，MeCP2过表达转基因猴有明显的类似于人的自闭症的表型。为了尽快得到下一代转基因猴，研究团队开发了一种基于精巢异种移植的技术，这种技术大大缩短了转基因猴精子的产生时间，可以在两年内得到下一代转基因猴，而且第一代的自闭症表型也传递到了下一代，这为研究自闭症致病机理和干预手段提供了有效的非人灵长类模型。
但是，慢病毒转基因法只能实现外源基因的过表达，无法实现精准的基因敲除。这个问题随着基因编辑技术的兴起得到了解决。基因编辑技术的强项就是“指哪儿打哪儿”地进行基因敲除，这使得在非人灵长类个体水平开展精确的基因打靶成为可能。借助基因编辑手段，研究团队又建立了高效稳定的基因敲除模型构建技术，并得到了多种重要的神经系统疾病相关的基因敲除猴模型。
早期的慢病毒转基因技术、基因编辑技术，以及后来的体细胞克隆技术，犹如三柄利剑，帮助研究团队构建出了多种用于脑疾病和脑认知研究的疾病猴模型和工具猴模型。“非人灵长类模式动物构建”项目也因此获得了2022年上海市科学技术奖一等奖。非人灵长类在生命科学的多个领域都有着其他模式动物无法比拟的优势，这些模式猴承担着关于阿尔茨海默病、癫痫、失眠、天使综合征、脆性X综合征等诸多脑部疾病的多项关键实验任务，成为我国乃至全世界科学家攻克神经生物学疑难杂症的一座重要样本库。
本文相关成果“非人灵长类模式动物构建”荣获2022年度上海市自然科学奖一等奖。
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