仇子龙

“改变基因决定的命运”

2016年,nature上一篇《MECP2转基因猴的类自闭症行为表征与种系传递》让他名声大噪。通过慢病毒转基因方法,首次建立了非人灵长类动物的精神疾病模型,为推动自闭症的病例与转化研究做出了重要贡献。

在仇子龙教授《一席》上的演讲中,我们能看到一个极为务实且富有人文精神的科学家,在尝试挖掘自闭症、灵长类动物模型和基因编辑之间,做出的不懈努力。

生物360精选了仇子龙教授在2014-2016年发表的3篇文章,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于编辑个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

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Liu, Z., Li, X., Zhang, J. T., Cai, Y. J., Cheng, T. L., Cheng, C.,... Qiu, Z. (2016). Autism-like behaviours and germline transmission in transgenic monkeys overexpressing MeCP2. [Journal Article; Research Support, Non-U.S. Gov't]. Nature, 530(7588), 98-102. doi: 10.1038/nature16533

MECP2转基因猴的类自闭症行为表征与种系传递

摘要:
甲基化CpG结合蛋白2(MeCP2)对于转录调控和miRNA的加工处理极为重要,在90%的瑞特综合症(一种严重的自闭症表型发育障碍疾病)患者中均发现了MECP2基因的缺陷。当含有MECP2基因的染色体区段发生拷贝数倍增时,则会导致MECP2倍增综合症,其主要症状与严重自闭症一致。尽管MECP2缺失小鼠能重现大部分瑞特综合症患者的发育和行为障碍,但使用MECP2过表达的小鼠模型判定类自闭症行为仍然很困难。这里我们发现了基于慢病毒的能够在大脑中表达人类MECP2的转基因食蟹猴,它们不仅能表现出类自闭症行为,并且存在转基因的生殖遗传现象。通过对转基因猴的大脑组织进行免疫印迹和免疫组织化学染色,验证了MECP2转基因的表达。使用深度测序方法标记转基因的基因组集合位点。相较于野生型食蟹猴,MECP2转基因食蟹猴表现出更高频率的重复循环运动,在焦虑应急实验中,也表现出明显的压力反应。在同一群体中,转基因猴与野生型猴的接触很少,并且在和其他转基因猴配对的社交测试中,社交时间更少。尽管一些转基因猴表现出刻板的认知行为,但在威斯康星测试中,转基因猴的认知功能大部分表现正常。值得注意的是,我们通过将F0代转基因猴的精子注射,成功地获得了5只携带MECP2基因的F1代转基因猴,在F1后代中显示出MECP2的生殖系传递和孟德尔式遗传分离现象。并且,相较于年龄相仿的野生型猴,在配对测试中F1代转基因猴的社交行为更少。总之,这些结果都验证了使用转基因的非人灵长类动物来研究神经疾病的可行性和可靠性。

2

Zhang, R., Huang, M., Cao, Z., Qi, J., Qiu, Z.,... Chiang, L. Y. (2015). MeCP2 plays an analgesic role in pain transmission through regulating CREB / miR-132 pathway. [Journal Article; Research Support, Non-U.S. Gov't]. Mol Pain, 11, 19. doi: 10.1186/s12990-015-0015-4

通过调节CREB/miR-132通路,MECP2在痛觉传递中实现镇痛功能

摘要:
背景:甲基化CpG结合蛋白2基因(MECP2基因)编码一个关键的转录抑制因子,并在哺乳动物的神经元中广泛表达。MECP2在神经分化、神经发育和神经可塑性中均起到重要作用。人MECP2基因的突变和异常拷贝均会导致严重的神经发育障碍,例如瑞特综合症和自闭症。在这个研究中,我们探索的是脊髓中的MECP2,并发现在痛觉通路中MeCP2作为镇痛中介,起到重要作用。

发现:MeCP2转基因小鼠的实验结果表明,MeCP2过表达会同时减弱急性机械性疼痛和热痛,这意味着在急性疼痛的传导中,MeCP2具有镇痛作用。我们发现MeCP2通过p-CREB/miR-132信号通路参与到疼痛传导中。我们也使用了SNI(坐骨神经分支选择性损伤)模型来检验在慢性疼痛形成的过程中MeCP2的作用。值得注意的是,我们发现相较于野生型小鼠,MeCP2转基因小鼠的神经性疼痛发展变缓。

结论:我们的研究显示,MeCP2通过调节CREB-miR-132通路,在急性疼痛转导和慢性疼痛形成的过程中均起到镇痛作用。此项工作为神经性疼痛提供了一个潜在的治疗目标,并为与自闭症有关的异常感知机制提供了新的思路。

3

Liu, Z., Zhou, X., Zhu, Y., Chen, Z. F., Yu, B., Wang, Y.,... Qiu, Z. (2014). Generation of a monkey with MECP2 mutations by TALEN-based gene targeting. [Journal Article; Research Support, Non-U.S. Gov't]. Neurosci Bull, 30(3), 381-386. doi: 10.1007/s12264-014-1434-8

基于TALEN打靶技术构建MECP2突变的猴子

摘要:
对模型动物进行基因编辑,给大脑发育和相关疾病的研究提供了关键思路。现在,我们发现了使用TALENS介导的基因打靶能产生携带MECP2突变基因组的食蟹猴。通过体外受精和胚胎移植到代孕母猴获得食蟹猴的受精卵,将TALENs mRNA注入上述受精卵后,我们获得了一个在多个组织中的移码突变并导致MECP2缺失的新生雄性食蟹猴。可能由于TALENs的毒性,或是MECP2对于神经发育的关键作用,这只携带MECP2突变基因组的食蟹猴,在出生后并没有存活很久。这只转基因猴子的大脑中,MeCP2蛋白的表达水平极低。这项研究表明通过定点基因编辑方法获得稳定基因突变型的非人灵长类动物的可行性。

如您对仇子龙教授的研究非常关注,请您关注即将在2017年3月24、25日在上海举办的“基因编辑专题研讨会”。仇子龙教授将在会议上就他的研究同各位做深入探讨。

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