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  核心提示:10年前,世界第一只转基因猴子“安迪”在美国诞生。2年前,中国第一例转基因猴子在昆明落地,但这一消息直到今年10月份才公之于众。

一雌一雄两只转基因猕猴

全身携带绿色荧光蛋白,在紫外线照射下呈现绿色

  10年前,世界第一只转基因猴子“安迪”在美国诞生。2年前,中国第一例转基因猴子在昆明落地,但这一消息直到今年10月份才公之于众。

  “当时没公布,是想多等等,看看它们的发育会否异常,所转基因能否遗传到下一代。”项目负责人——中科院昆明动物研究所研究员季维智说,首批培育出两只转基因猴子,一雌一雄,目前发育良好。

  中美科学家所用猴子都是猕猴,所转基因都是绿色荧光蛋白。昆明的两只转基因猕猴尚未到生育年龄,绿色荧光蛋白能否被后代复制仍然未知,但季维智不能再坐等,“国际上转基因动物研究竞争激烈”。于是,10月12日的《美国科学院院报》上,论文《以猴免疫缺损病毒为媒介将基因植入早期分裂阶段胚胎造出转基因猕猴》见报。

  这标志着继美日之后,中国成为全球第三个拥有非人灵长类转基因动物的国家,而季维智选定的下一个攻坚目标是:培育帕金森综合症转基因猕猴。

  第一例来之不易

  “神经系统的帕金森、老年痴呆症等,代谢系统的糖尿病等,现在无法治愈,根本原因是尚未弄清这些病的发病机理。转基因动物,特别是非人灵长类转基因动物,可为人类重大疾病研究提供很好的平台。”

  季维智说,有科学家用老鼠建立过帕金森综合征、老年痴呆症等疾病的动物模型,但由于老鼠与人类的生物学差距太大,这些模型的脑内并未再现相关神经的损伤和缺失。而猴子与人类在生物学、遗传学、行为学等方面高度相似,能很好表达人类疾病的致病基因。

  转基因非人灵长类动物的培育方法并不复杂,与转基因老鼠、转基因兔子等基本一样。如昆明的两只转基因猕猴,研究人员先从雌猴体内取出卵子,使其体外受精,获得81个胚胎。在胚胎不同发育阶段,将绿色荧光蛋白注入。经过3-5天培养,有70个表达出绿色荧光蛋白。从中选出30个囊胚,植入8个“代孕妈妈”体内,其中5个怀孕,1个三胞胎,4个单胞胎。考虑到三胞胎难以存活,研究人员提前将其取出,经检测,其中一个有绿色荧光蛋白。4个单胞胎则顺利出生,其中2个有绿色荧光蛋白。

  这两个小猕猴,即是中国第一例非人灵长类转基因动物,现在生活在昆明南部呈贡新城一生物公司的实验室内。

  日常光照下,两只转基因猕猴与普通猕猴无异,大眼睛,棕黄毛。一旦有紫外线照射,它们即变得与众不同:脸、耳朵、手掌、脚底等毛发稀疏的部位呈绿色。季维智说,如果没有毛发遮挡,全身发绿。

  两只转基因猕猴的生活待遇并无特殊:住所温度在18-25℃之间,湿度为40%-60%,有小钢镜可照,有小球可把玩;一日三餐,早餐晚餐是猴饼干,午餐用青料,如苹果、香蕉、胡萝卜、红薯等,下午困乏之际,可以看《米老鼠与唐老鸭》等动画片,或听音乐。猕猴饲养负责人王宏说,唯一有点特殊的是,对转基因猕猴的观察更细致,如食量、粪便、精神状态、毛发脱落是否正常等。

  由于非人灵长类动物价格偏贵、生育周期较长、繁殖速度慢等原因,转基因非人灵长类模型建立更为困难。转基因猕猴的主要培育人———中科院昆明动物研究所牛昱宇博士说,比如雌性猕猴,一只万余元,3岁多性成熟,每年11月到次年2月是发情期,妊娠期为170天左右,一年一胎。猕猴与人一样,每28天左右排1次卵,一次1个。为得到更多卵子,从猕猴月经开始第1到第3天起,连续十多天给它注射激素,每天两次,可使单次排卵数达15-20个左右。

  反观实验动物模型中最常见的老鼠便宜许多。西安交通大学动物实验中心主任刘恩岐说,老鼠每隔六七十天即可生一胎,每胎6到12只。最便宜的普通小鼠,一只10来块,稍贵的SPF(即无特定病原)大鼠,一只30来块。

  猕猴遇上绿色荧光蛋白

  中美两国研究人员共同选择猕猴并非偶然。

  非人灵长类动物,全世界有数百种,猕猴是最常见的一种,主要分布在中国、印度、缅甸、泰国等国。在中国,猕猴大多分布在东南和西南地区,如云南、广西、四川、福建等。

  在昆明动物研究所,研究猕猴是个传统,季维智说,上世纪60年代就已开始,涉及饲养、繁殖、疾病防治、生长发育、生理结构、神经系统等。目前,人们对猕猴的遗传背景、生理结构等有透彻了解。

  季维智介绍,猕猴属旧大陆猴,与人类更接近,基因相似度约为87%,用其做转基因动物模型,比用新大陆猴更有效。

  去年,日本研究人员撰文宣布,他们培育出携带绿色荧光蛋白的绒猴,比美国研究人员更进一步的是,绿色荧光蛋白被遗传给下一代绒猴。

  从价格和生育周期等方面论,培育转基因动物模型,绒猴比猕猴更理想。绒猴是较小的灵长类动物,“祖籍”在南美洲亚马逊流域森林中,新生猴蚕豆般大小,成年后身长仅10-12厘米,重300-500克。绒猴繁殖能力强,妊娠期140多天,14个月即性成熟,交配不像猕猴一样受季节限制,每胎1-3个幼仔。但绒猴属于新大陆猴,是较低等的灵长类动物,用其研究神经系统的疾病可能会在生理和行为学的反应上与人类不尽相同。

  “之所以首先转移绿色荧光蛋白,因为它容易识别,且不会伤害动物。”季维智说,绿色荧光蛋白是现代生物科学研究领域的重要工具之一,2008年,3名生物学家因它获得诺贝尔化学奖。

  上世纪60年代,日裔美籍科学家下村修和一名已故科学家,在水母中发现绿色荧光蛋白,他们当时并未意识到它的重要性。后来,哥伦比亚大学教授沙尔菲用将绿色荧光蛋白作为基因标示,用于研究线虫的神经结构。1994年,钱学森的堂侄钱永健,开始改进绿色荧光蛋白的发光强度和发光颜色,使其更亮,增加黄色、蓝色两种,另外发明更多应用办法。目前,世界所用绿色荧光蛋白,多半是钱永健研究出的变种。

  宣布下村修、沙尔菲、钱永健获奖时,瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖评审委员会主席冯·海涅手拿一支试管,内装用绿色荧光蛋白基因改造过的大肠杆菌,在紫外线照射下,试管发出绿色荧光。冯·海涅说,这一发现“能让科学家的心跳比平时快上三倍”。

  同样是转移绿色荧光蛋白基因,水平有所不同。比如美国的猴子安迪,由于未到性成熟便死亡,其生殖腺内是否会有绿色荧光蛋白永远是个谜;日本转基因绒猴中则确定有,且遗传给下一代;因雄性猕猴一般5岁性成熟,雌性4岁,昆明转基因猕猴生殖腺内能否出现绿色荧光蛋白,揭晓答案尚需时日。另外,昆明转基因猕猴全身携带绿色荧光蛋白,日本转基因绒猴只是部分携带。

  季维智说,与美日的转基因猴子相比,昆明转基因猕猴在病毒制作与病毒感染方法上有进步———用法国科学家提供的猴免疫缺损病毒将绿色荧光蛋白运入胚胎,国际上一般用老鼠的或其它的病毒做载体。比较而言,猴免疫缺损病毒的输送效率更高。

  下一站:帕金森转基因猴

  成功载入绿色荧光蛋白基因,以此类推,如果能将帕金森综合征、老年痴呆症、糖尿病、艾滋病、肌萎缩性脊髓侧索硬化症、色盲等的致病基因植入猴子体内,进而查清这些疾病的发病机理和治疗方法,无疑是人类福音。

  中国转基因猕猴出生之际,即2008年6月份,美国研究人员宣布,培育出世界首例携带人类疾病基因的猴子———亨廷顿舞蹈症转基因猴。他们将亨廷顿蛋白和绿色荧光蛋白注入成熟的猕猴卵细胞中,然后使其体外受精,从中选出30个晶胚,植入8个“代孕妈妈”的子宫内,结果6个“代孕妈妈”受孕,最后,3个“代孕妈妈”生下5个猴宝宝(其中有两对双胞胎),均带有亨廷顿蛋白和绿色荧光蛋白。

  传统理论认为,亨廷顿舞蹈症属遗传病,一般在30-50岁发病。到那时,患者体内会出现“亨廷顿蛋白质”这种有害物质,并聚集成块,损坏脑细胞,特别是与肌肉控制有关的脑细胞,使患者动作失调甚至颤搐,并伴随情绪异常、智力衰退等症状,可能发展成痴呆,死亡。该病在中国的发病率很低,为万分之0.5-1。眼下,可用药物延缓、控制,但无法根治。

  遗憾的是,5只亨廷顿转基因猕猴宝宝中,两只出生不到1天即夭折,一只满月后死亡,一只微恙,健康的只有一只。

  这些亨廷顿舞蹈症转基因猕猴,目前是唯一被公开的人类疾病转基因猴。而季维智选定的下一个攻坚目标是,培育帕金森综合征转基因猕猴。

  帕金森综合征与亨廷顿舞蹈症一样,也是神经系统变性疾病,患者多为中老年,典型症状有动作缓慢,肢体震颤,身躯渐失柔性变得僵硬。资料显示,全球帕金森患者超过400万,其中170万在中国,55岁以上人群患病率达1%。很多名人曾饱受此病困扰,如邓小平、数学家陈景润、美国前总统里根、拳王阿里等。

  “除影响面广以外,更关键的是,帕金森综合征的致病基因基本确定。”季维智说,相关研究工作已经开始,他有信心培育出帕金森综合征转基因猴子。

  “转基因人”的忧虑

  目前,非人灵长类转基因动物研究有两大难题,一是效率低,二是成本高。并非所有致病基因都可转移到猴子身上;很多疑难疾病是多基因控制,多数多基因控制的疾病,科学家并不清楚致病基因有哪些;如果致病基因的氨基酸片段比较长,没办法在动物模型中表达。

  而且,转基因动物研究每进一步,担忧与兴奋总是如影随形:

  “如果能将一个基因引入猴子,同样的事情也可能发生在人身上”;

  “类似技术会被用来把想要的特性加入到人卵中,开创一个特制宝宝的新时代”;

  “科学家可能会无意间创造出具有理性思维或道德思考等认知能力的动物,挑战人类与其他物种的界限”;

  ……

  这些设想听起来似乎有些遥远,但美国研究人员已呼吁,要制定相应的政策法规,禁止培育转基因人,以防可能出现的事态失控。在美国,许多州不准用人胚胎进行研究,不过,这不能杜绝转基因人的可能性,安迪就是给未受精卵细胞注入绿色荧光蛋白得到的。

  “人们的担忧有一定道理。”但季维智认为,只要国家进行调控,科学家心存良知,就不会出现大问题。

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