世界首例舞蹈症猪 精准模拟人类神经退行性疾病

北京时间2018年3月30日凌晨（就在刚刚），生物学顶尖学术期刊《Cell》在线发表，我国科学家领衔的国际研究团队首次利用基因编辑技术和体细胞核移植技术，成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈症基因敲入猪。

这是继世界首只转基因亨廷顿病猴模型之后，由中国科学家主导，在猪模型上取得的重大科学突破，这个首例舞蹈症猪能精准地模拟人类神经退行性疾病——亨廷顿舞蹈病，为我国脑科学与类脑研究提供了最新手段，也标志我国大动物模型研究走在了世界前列。

这支中国科学家领衔的国际研究团队有千人计划专家、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院李晓江教授，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员，美国Emory大学人类遗传学系李世华（Shi Hua Li）教授。

这支由我国科学家领衔的国际研究团队，首次利用基因编辑技术（CRISPR/Cas9）和体细胞核移植技术，成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈症基因敲入猪，能精准地模拟人类神经退行性疾病——亨廷顿舞蹈病。而这项研究，经历了中外科学家联手4年的努力。

科学家利用基因编辑（CRISPR/Cas9）技术，精准地将人突变的亨廷顿基因，即人外显子1中包含150 CAG重复序列精确地插入猪的HTT内源性基因中，利用成纤维细胞筛选出阳性克隆细胞，并通过体细胞核移植技术，成功培育出亨廷顿舞蹈病的基因敲入猪模型，在国际上首次建立了与神经退行性病人突变基因相似的大动物模型。

研究发现，该模型不仅能模拟亨廷顿舞蹈症病人在大脑中特异神经元选择性死亡的典型病理特征，而且表现出类似亨廷顿舞蹈病“舞蹈样”的异常行为。更重要的是，这些病理特征及异常行为都可以稳定地遗传给后代。

亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症等均是因为蛋白质的错误折叠而导致神经细胞死亡, 是当今社会严重威胁人类健康的神经退行性疾病。这些疾病伴随年龄渐长而产生、可遗传、呈渐进性发展，由于缺乏合适的动物模型进行药物筛选，目前尚无有效的治疗方法。

“舞蹈症”听起来多少有些浪漫，症状却可怕极了。得病的人会情绪异常，手指、腿部、脸部或身体出现不自主动作，以及智力衰减……患者会逐渐丧失行动、思考、说话和吞咽等功能。最可怕的是，亨廷顿舞蹈症不可治愈，可遗传。

亨廷顿舞蹈病是由单基因（HTT）突变导致的神经退性疾病，这是一个理想的疾病模式，可用于研究蛋白质错误折叠如何引起选择性的神经退性病变，是以后研究多基因突变病症的基础。

小鼠，是最常见的动物模型，已被广泛地用于研究人类疾病机理和寻找临床治疗方法。但本次研究的共同作者李晓江发现，表达突变基因的神经退行性疾病小鼠模型，并不能表现出像病人脑中一样的典型神经细胞死亡的重要病理特征。许多有治疗效果的药物在小鼠模型中有效，在临床上对病人往往无效。于是，科学家开始把目光转移到大动物身上。

而早在2008年，李晓江和同为人类遗传学教授的夫人李世华（Shi Hua Li）在美国Emory大学合作者的支持下，通过将外源性的突变基因引入到猕猴的体内，成功地建立了世界首例转基因亨廷顿病猴模型。在该模型中，可以明显地观察到相应的病理特征和行为变化。但是，表达外源性致病基因片段的毒性过强，实验中的转基因猴子基本在出生后较短时间内死亡，同时无法传代。因此，没有办法达到筛选治疗疾病的药物的目的。

最终，他们找到了现在的试验对象——猪。研究团队通力合作经过4年的努力，利用基因编辑（CRISPR/Cas9）技术，精准地将人突变的亨廷顿基因插入猪的HTT内源性基因中，并通过体细胞核移植技术，成功培育出亨廷顿舞蹈病的基因敲入猪模型。

文章共同第一作者为暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院闫森副研究员和涂著池博士、中国科学院广州生物医药与健康研究院刘朝明。中山大学、吉林大学、云南农业大学的科学家们也参与了该工作。

中科院院士裴钢教授在得知该成果发表后指出，在国家的前瞻性布局下，我国在基因编辑猴和克隆猴的研究中相继取得突破性成果，这次我国科学家在猪的疾病模型研究中又取得重大进展，表明我国在大动物模型的研究中已走在世界前列，将极大地推动我国生物医药产业的创新发展。

从事多年研究亨廷顿病的权威专家、美国加州大学洛杉矶分校杨向东(X. William Yang)教授指出，亨廷顿舞蹈病基因敲入猪的建立是神经退行性疾病研究领域中的一个里程碑式的发现, 使科学家能更深入了解神经细胞死亡的机制及寻找有效的治疗方法。（来源：凤凰网）

2017年6月20日讯，据外媒报道，美国生物夸克（Bioquark）公司将在今年启动一项颇具争议的研究——将干细胞注射至已被宣告脑死亡的患者的脊髓中，同时采取其他一些辅助措施，目的是使受试者大脑中长出新的神经元，并促使它们相互连接，从而实现真正意义上的起死回生。

生物夸克公司的这项研究并非在今年才开始，而是2016年就在印度的北阿坎德邦的阿温帕姆医院启动人体复活术的第一次试验，但是，由于没有招募到志愿者，这项研究胎死腹中。

生物夸克公司位于美国费城，公司CEO艾拉?帕斯特称，干细胞拯救脑死亡病人的试验在2016年就已获得美国国立卫生研究院的批准。这项试验的主要任务就是要通过干细胞的生长复活患者的中枢神经系统，以促使人死而复生。

现在，该公司需要招募20名受试者，对他们开展一系列试验治疗。首先，在这些人濒死阶段，从患者自身的脂肪或血液中取出干细胞，待病人脑死亡后，把这些干细胞注入受试者的脊髓，时间是在6星期内，每两周一次向受试者脊髓或脑部注射干细胞，以促进新神经元的产生。

与此同时，他们将每天用泵把混合肽输入受试者的脊髓，为新神经元的生长提供养料。这个套餐称为BQ-A配方。此前生物夸克公司已经在患有黑素瘤、脑损伤患者和动物身上试验过这种配方。

另外，受试者将接受15天的对神经的电刺激和激光治疗，以此促进新神经元的生长，让神经连接起来，启动人体自身修复机能。这种疗法过去多用于卒中和帕金森症患者的治疗，有一定效果。此外，研究人员还要用脑部扫描仪器观察患者的脑电波及患者的行为信号，以判断治疗是否具有效果。

现在，生物夸克公司正在寻找临床试验的地点，初步确定在拉丁美洲开展这项试验。

这项起死回生的医学试验似乎很鼓舞人，但是，也充满疑问。如果真能修复脑死亡者的中枢神经——大脑和脊髓，同时还能让全身的周围神经也恢复功能，也就意味着真的可以让脑死亡者起死回生。但是，脑死亡者如果恢复了大脑功能，无论是作为局部的已经死亡的神经细胞，还是作为产生意识的大脑白质和灰质的所有功能能否全面恢复？如果是，他们的大脑功能和思维是否与生前一模一样？

干细胞是再生医学的基础，因为干细胞可以长出各种组织和器官，在生物当中最常见的是壁虎和蝾螈失去肢体后，还会从原有的位置长出新的肢体来，其新生的肢体就是由干细胞生长的。

据生物夸克公司称，他们使用的是从患者身上提取的间充质干细胞，也是一种多能干细胞。间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下，可以分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞。

用诱导的多能干细胞可以长出新的神经细胞以修复受损的脊髓和大脑，在动物试验中已经有成功的案例了。

2010年12月8日，日本东京庆应义塾大学冈野荣之的研究小组宣称，他们先将四种基因移植到人体皮肤细胞中，诱导皮肤细胞生成诱导多能干细胞，再把这些细胞注射到一只瘫痪的绒猴（美洲产小型长尾猴）体内进行治疗。这只绒猴是因为颈部脊椎受损而致高位截瘫，颈部以下四肢失去运动功能，不能正常行走和活动。治疗6周以后，绒猴已经能到处蹦跳，接近于它受伤前的正常运动水平。此外，这只绒猴用前肢抓握物体的力量也恢复到了80%。

但是，诱导多能干细胞能否全面应用到临床治病救人，还有许多难题需要攻克：一是诱导多能干细胞的致癌性，二是免疫原性，三是培养诱导多能干细胞的效率。

更何况，把间充质干细胞或诱导的多能干细胞注射到脑死亡病人的脊髓和大脑中，能否产生新的神经细胞有一个巨大分水岭，过去的所有研究都是在有生命功能的存活机体内产生的，人一旦脑死亡，所有的机能都会停止，包括大脑和脊髓神经细胞新陈代谢和功能都是不可逆的死亡，即便注入新的有强大功能的胚胎干细胞，是否能在已经死亡的机体中生长和发育呢？

对此，生物夸克公司的研究人员的回答是，脑死亡的患者大脑仍有“一小群细胞”没有失去功能。但是，一些研究人员认为这种说法只说对了一半。美国得克萨斯健康医学中心的小儿外科医生考克斯也在使用间充质干细胞进行研究，与生物夸克公司试验使用的细胞一样。考克斯也认为，人死亡后，一个叫做脑室下区的脑部区域中的细胞仍可以在培养基中生长。不过，通过干细胞治疗产生新的神经元，以及让新生的神经元产生连接不大可能成功。因为，由于脑死亡的人脑部血液供应几乎已经完全停止，即便有新的神经元产生，也很难生存下来。

而且，让新的神经元生长出来并产生连接，需要依赖功能正常的脑干，大多数运动神经元都是通过这个结构与大脑皮层连接。如果脑干功能已经停止，即便有新生神经元产生，也与大脑皮层连接不起来，因而难以让人起死回生。

因此，生物夸克公司的这项大胆试验到底能有什么效果，或许只能期待奇迹出现。

对脑死亡患者注入干细胞让其复活也面临伦理问题，需要获得伦理委员会的批准，还要让病人和家属知情同意。但是，比较而言，这一医学试验的伦理阻力显然要比大脑移植（换头术）要小得多，因为，换头术很可能让受试者死亡，是以受试者的生命为代价。

但是，对脑死亡患者进行试验并非如此。因为，患者已经死亡，按现代标准，脑死亡不同于传统的呼吸心跳停止的死亡，即便患者还有心跳甚至呼吸，也是死亡。因为病人的心跳、呼吸、血压等生命体征都可以通过一系列药物和先进设备加以逆转或长期维持，但是如果脑干发生结构性损伤破坏，无论采取何种医疗手段都会发展为心脏死亡。

在1968年在第22届世界医学大会上，美国哈佛医学院脑死亡定义审查特别委员会提出了“脑功能不可逆性丧失”作为新的死亡标准，并制定了世界上第一个脑死亡诊断标准：不可逆的深度昏迷；无自主呼吸；脑干反射消失；脑电波消失（平坦）。凡符合这些标准，并在24小时或72小时内反复测试，多次检查，结果无变化，即可宣告死亡。但需排除体温过低（<32.2℃）或刚服用过巴比妥类及其他中枢神经系统抑制剂两种情况。

1968年，世界卫生组织和国际医学科学组织委员会规定死亡标准也是脑死亡：对环境失去一切反应；完全没有反射和肌张力；自主呼吸停止；动脉压陡降；脑电图平直。

当然，不同国家对脑死亡有不同的标准，但大同小异，而最大的差异是，有些国家法律认可脑死亡，有的不认可。所以，在认同脑死亡的国家，对脑死亡患者进行干细胞逆转生命的试验应当行得通，在病人已经脑死亡的情况下，试验成功是医学科学的巨大成果，没有成功也并未让受试者遭受更大的损失。

不过，最大的疑点和关键点还是在脑死亡，即在试验中如何定义脑死亡标准和按标准操作，如果脑死亡的标准不严谨，则有可能是让并未脑死亡的人进行试验，就会产生两种结局：如果试验不成功，会杀害病人；如果试验成功，也并非完全是干细胞的功效，因为人还活着，脊髓、大脑和周围神经组织的功能以及血液循环和呼吸系统还在发挥作用。即便干细胞促使新的神经元产生，也并非只是干细胞的功能。来源：北京日报 微信公众号 猜你会好奇 作者 张田勘