數位華人科學家共同努力4載，通過基因編輯及體細胞核移植技術，成功培育了亨廷頓舞蹈症（Huntington’s disease，HD）基因敲入(gene knockin)豬，並可以精準地模擬出人類神經退行性疾病。這也是世界首例神經疾病基因敲入豬，意味著中國大陸在繼世界首個體細胞複製猴成功之後，在大動物模型領域的又一重大突破。

亨廷頓舞蹈症基因敲入豬的誕生，可以幫助研究者更深入的了解人類神經退行性疾病的機制，並為未來藥物的篩選提供良好的動物試驗基礎。該項研究由暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院、美國埃默里大學（Emory University）以及中國科學院廣州生物院共同參與，由李曉江教授、李世華教授、賴良學研究員共同指導，於3月29日發表在Cell雜誌上。

被詛咒的「舞蹈」

人類的腦部有無數個勤勤懇懇的神經元保障著人類的思維和行動，他們形形色色，分工不同，有的控制行為，有的處理感覺信息，而有的做出決策。但很遺憾，這些神經細胞一般不會再生，且一旦損害便不可逆。

神經退行性疾病（Neurodegenerative Disease），又稱神經退化性疾病，是由神經元或其髓鞘的喪失導致，常見的神經退行性疾病包括：阿茲海默症（Alzheimer’s disease, AD）、肌萎縮性脊髓側索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis, ALS，即漸凍症）、帕金森氏症（Parkinson’s disease，PD）、亨廷頓舞蹈症等。

隨著老齡化加劇，世界範圍內神經退行性疾病都表現出節節攀升的趨勢，目前世界上約有4700萬人飽受這類疾病的折磨，到2050年，每3秒將會有一位新的病人出現。由於這類疾病通常表現為漸進式的、不可逆的，雖然死亡率並不高，但這種可預判式的惡化常常給患者及家屬帶來巨大的和痛苦。

而本項研究所希望模擬的疾病就是亨廷頓舞蹈症。亨廷頓舞蹈症是一種罕見的常染色體顯性突變遺傳病，大多數情況由父母遺傳，只有10%左右由新基因突變導致。發生突變的基因名叫Huntingtin（HTT，亨廷頓），編碼亨廷頓蛋白。發生突變的基因在其第一個外顯子區域多次出現重複的CAG三聯密碼子，當錯誤的基因轉錄表達，就會產生變異的蛋白，並累積在細胞中進而影響細胞功能。

此病的名字雖然好聽，但病人其實非常痛苦。亨廷頓舞蹈症早期表現為情緒或精神方面的不穩定，隨著時間的進展，運動的不協調變得更加明顯，心智也會隨之衰退，典型癥狀為舞蹈樣不自主運動、吞咽困難、構音障礙。亨廷頓舞蹈症目前無法治癒，在病程進展至末期時，患者需要全時間的照顧。

根據不同遺傳情況（不同家庭基因突變拷貝數不同），患者一般在30-50歲發病，發病後存活期約為15-20年。由於發病時間晚以及公眾對這種疾病的了解度不夠，很大程度延誤了疾病的治療。

「舞蹈」本應是人類表達喜悅與歡愉的行為語言，而在亨廷頓舞蹈症患者的身上卻彷彿一副寫在生命里的枷鎖，使他們無法反抗，像提線木偶一樣任疾病擺布。

因為是常染色體顯性遺傳，只要父母一方患病，後代便有50%的可能遺傳疾病。就像是魔鬼擲下的一枚硬幣，能怎樣，似乎只能看命運的選擇，對那些患者來說，很不幸，這場「賭」，他們輸了。

但研究者們從未停止過研究各種辦法來幫助患者扭轉命運。

2017年6月，同樣是李曉江教授帶領團隊在Journal of Clinical Investigation發表研究成果，他們通過CRISPR/Cas9技術對9個月大的亨廷頓舞蹈症模式小鼠的突變基因進行編輯。幾周后，小鼠大腦中接受過病毒載體注射的地方，突變蛋白聚集物幾乎消失了，同時這些小鼠的運動能力也得到明顯改善。

但小鼠並非是一種理想的實驗動物模型，儘管亨廷頓舞蹈症模式小鼠表現有突變HTT蛋白的累積，但卻缺乏明顯的條狀神經退化，而這正是亨廷頓舞蹈症的重要病理標誌。與之類似，作為阿爾茲海默症和帕金森症的模式生物，小鼠同樣表現的不盡如人意。

相比於嚙齒類動物，哺乳動物模型自然應該是更好的選擇，科學家們將目光投向了人類的近親—— 猴子。早在2008年。李曉江團隊就嘗試過將外源突變基因轉入獼猴體內，獲得轉基因亨廷頓舞蹈症猴模型，但由於外源性基因片段毒性太強，轉基因猴在較短時間內死亡，無法產生後代，因而並不具有實用意義。

「大師兄」沒幫上忙，科學家們將目光投向了「二師兄」。

相比與獼猴，豬的性成熟早，繁殖周期短，一窩多崽，能有效幫助科研者減少時間及資金成本。不僅如此，豬的生理構造及解剖特徵也與人有極高的相似性，因而被公認為是理想的大動物模型。

2010年，該團隊首次在豬體內表達突變的HTT，但與轉基因猴一樣，並沒有存活，因而希望使用成年動物進行試驗的方法無法行通。

2013年，隨著基因編輯技術的興起，研究者們又開始了新一輪的嘗試，他們通過CRISPR/Cas9技術，用一長段含有150個CAG的重複序列替換掉豬成纖維細胞的內源HTT基因中，隨後通過體細胞核移植技術，獲得亨廷頓舞蹈症基因敲入豬模型，分別為F0代6隻，F1代15隻，F2代10隻。

研究人員對這些基因敲入豬進行了觀察，他們發現，這些小豬在出生后前四個月並沒有表現出明顯癥狀，但隨著年齡增長，小豬們逐漸表現出了與「舞蹈」症一致的特徵，例如皮膚鬆弛下垂、體重下降、步態異常、呼吸困難等。

不僅如此，基因敲入豬模型表現出和人類相似的大腦條狀神經細胞死亡的病理特徵，這些病理及行為學表型都可穩定地遺傳給後代。也就是亨廷頓豬模型可以精確模擬人類亨廷頓病的行為和病理學特徵。

「舞蹈豬」成功了！

這意味著研究者們可以透過豬模型對亨廷頓舞蹈症的整個發展過程及機制進行更為深入細緻的研究，同時也為藥物的篩選實驗提供了更好的動物模型。不僅如此，更多的神經退行性疾病可以以此為思路，建立更為精準的大動物模型。

「我們的研究填補了科研上的一個重大的空缺，」研究的指導者之一，來自埃默里大學的李世華教授說到，之後他們很可能將開展基於豬模型的亨廷頓舞蹈症治療實驗。

研究還在繼續，也許看起來前進的也只有一點點，但這身後卻已飽含研究者的不懈努力，和無數實驗動物的犧牲。對待疾病，研究者、醫者從來都不曾放棄，所以，如果不幸成為那50%，也請不要放棄。

(來源：中國新聞網)