自閉癥猴模型的建立一經(jīng)發(fā)表就在國內外學(xué)界引起了不小的關(guān)注。在從實(shí)驗到發(fā)表文章的6年時(shí)間里,經(jīng)歷兩次被拒、六輪修改,對仇子龍而言,倒是難得的“痛苦”體驗。
在猴年,一群猴子遇到了復雜又神秘的自閉癥,于是,它們登上了1月份的《自然》雜志,被全世界所關(guān)注。也許有一天,這群特殊的猴子會(huì )將人們對自閉癥的認識和干預能力大大向前推進(jìn)。它們的創(chuàng )造者是中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員仇子龍和他的研究團隊。
偶然遇見(jiàn)“MeCP2”
關(guān)于自閉癥,科學(xué)家描述的是,半個(gè)多世紀以來(lái),它都屬于一種神經(jīng)基礎還很不清楚的癥候群??梢哉f(shuō),自閉癥的成因一直撲朔迷離。
1998年,著(zhù)名國際醫學(xué)學(xué)術(shù)期刊《柳葉刀》發(fā)表了一篇報道,英國韋克菲爾德醫生發(fā)現,8位兒童在接種了麻疹、腮腺炎和風(fēng)疹疫苗后一個(gè)月內開(kāi)始出現了自閉癥癥狀,因而懷疑MMR疫苗接種有可能導致自閉癥。
盡管該結論從發(fā)表之日起,就爭議不斷,但之后幾年,科學(xué)家也始終沒(méi)辦法證明,自閉癥與遺傳因素密切相關(guān)。
早在2003年博士畢業(yè)之前,做分子生物學(xué)研究的仇子龍和自閉癥并沒(méi)有任何交集。走進(jìn)這種疾病,得益于此后6年在美國加州大學(xué)圣迭戈分校神經(jīng)生物學(xué)系從事博士后研究工作,以及一場(chǎng)生物學(xué)革命——基因技術(shù)的迅速發(fā)展。
仇子龍說(shuō),2006年前后的美國剛剛開(kāi)始從遺傳學(xué)層面認識自閉癥,但也依然沒(méi)有很好的線(xiàn)索。其間,因為申請一個(gè)博士后研究基金,仇子龍接觸到了另一種與自閉癥患者表型類(lèi)似的疾病——瑞特綜合征,它也被歸為自閉癥譜系障礙的一種。
上世紀60年代,科學(xué)家就發(fā)現瑞特綜合征是一種嚴重影響兒童精神運動(dòng)發(fā)育的疾病,卻直到1999年才清楚它的致病原因。佐格比教授發(fā)現,瑞特綜合征與MeCP2基因突變密切相關(guān),95%的瑞特綜合征患者攜帶的MeCP2基因會(huì )發(fā)生缺失功能的突變。
于是,仇子龍可以說(shuō)是偶然地從這個(gè)基因入手,開(kāi)始接近自閉癥成因的謎團的。
2012年,已經(jīng)回國工作的仇子龍及其團隊第一次在國際上發(fā)現了MeCP2基因過(guò)少會(huì )影響大腦神經(jīng)元中突觸穩態(tài)的可塑性,繼而引發(fā)瑞特綜合征。半年后,該研究成果也得到了國際同行的驗證。
有意思的是,仇子龍注意到,2009年美國的醫生和科學(xué)家在幾名嚴重的自閉癥患者中發(fā)現,他們的MeCP2基因出現的是拷貝數的倍增,而不是遞減。盡管自閉癥不同于瑞特綜合征,屬于多基因遺傳疾病,但MeCP2仍然是一個(gè)相關(guān)性很強的自閉癥基因。
也正是因為MeCP2與自閉癥以及自閉癥譜系障礙疾病之間這種微妙的關(guān)系,讓團隊意識到,想要破解這類(lèi)疾病,必須從MeCP2入手。
如何證明猴子得了自閉癥
從2009年回國至今,仇子龍的主要研究方向都是圍繞MeCP2展開(kāi)的。事實(shí)上,在建立自閉癥猴子模型的前期,團隊在分子層面對突變基因進(jìn)行了詳細的基礎研究和分析。
2014年3月,仇子龍研究組先是在國際學(xué)術(shù)期刊《發(fā)育細胞》發(fā)表文章,提出了一個(gè)新的潛在的自閉癥致病機制。他們發(fā)現,MeCP2是通過(guò)直接調控DGCR8/Drosha復合物,影響microRNA加工及靶基因的表達,進(jìn)而影響大腦發(fā)育的。
這對長(cháng)期從事分子生物學(xué)研究的仇子龍來(lái)說(shuō),并不是最有挑戰性的工作。但建立自閉癥猴子模型可就不一樣了。
仇子龍解釋?zhuān)韵氲接煤镒幼瞿P?,是因為此前科學(xué)家雖然在小鼠中引入與人類(lèi)自閉癥相關(guān)的突變,進(jìn)而研究自閉癥基因突變如何影響大腦發(fā)育已經(jīng)有很多重要發(fā)現,但是,人們始終疑惑的是,像自閉癥這種復雜的精神疾病,小鼠的類(lèi)自閉癥狀是否能夠與人類(lèi)的自閉癥足夠相像。
事實(shí)上,人類(lèi)大腦的體積與復雜程度,是嚙齒類(lèi)動(dòng)物的大腦完全無(wú)法比擬的。目前在小鼠中嘗試成功的一些神經(jīng)疾病藥物結果,在人類(lèi)病患身上的臨床試驗很少獲得成功。因此,仇子龍認為,用進(jìn)化上與人類(lèi)盡可能相近的生物來(lái)構建自閉癥動(dòng)物模型是有意義的。當然,相較于改造老鼠,改造一只猴子要困難得多。
“實(shí)驗頭兩年,我們的目標是能做出帶自閉癥基因的轉基因猴,并且試圖做得更有效率,數量更多。”仇子龍甚至沒(méi)有更多時(shí)間思考,培養自閉癥猴究竟可以干什么。
讓他沒(méi)想到的是,成功做出轉基因猴之后才是真正挑戰的開(kāi)始。
“我們怎么確定這些轉基因猴真的得了自閉癥?”仇子龍說(shuō),什么參考文獻,國際同行研究,都沒(méi)有定義過(guò)這個(gè)問(wèn)題,“這是一次全新的探索”。
從最初測量猴子血液中的代謝物,監測猴子的腦電波,研究人員都沒(méi)有辦法把自閉癥的猴子區別出來(lái)。唯一的辦法就是,觀(guān)察這些轉基因猴子。
團隊參考了早期關(guān)于猴子行為學(xué)的文獻,先是觀(guān)察它們自發(fā)的重復性刻板行為,猴子自己會(huì )在籠子里打轉。然后,測試了猴子的焦慮行為。當人走近籠子時(shí),猴子會(huì )叫,反映它們害怕的情緒,而轉基因猴的叫聲會(huì )比一般的猴子更響。
此外還有社交行為。在中科院昆明動(dòng)物所研究人員的幫助下,他們分析了猴群中猴子“并坐”時(shí)的交互行為。研究人員在連續一個(gè)多星期的時(shí)間內,每天選取一個(gè)固定的時(shí)間,將猴子們從生活籠轉移到觀(guān)察籠進(jìn)行觀(guān)察。實(shí)驗細致到,需要進(jìn)行不同時(shí)間的檢測(即猴子一歲、兩歲、三歲時(shí)),注重不同猴子之間的搭配(即熟悉的猴子之間、以前不認識的猴子之間等),最終確定MeCP2轉基因猴確實(shí)有社交行為的異常。
兩次被拒、六輪修改
自閉癥猴模型的建立一經(jīng)發(fā)表就在國內外學(xué)界引起了不小的關(guān)注。但在仇子龍自己看來(lái),團隊的這項研究本身在目前諸多年輕科研人員出色的科研成果中,并沒(méi)有格外特別。不過(guò),在從實(shí)驗到發(fā)表文章的6年時(shí)間里,經(jīng)歷兩次被拒、六輪修改,對自己而言,倒是難得的“痛苦”體驗。
從最初對研究本身重要性的質(zhì)疑,到要求回答轉入的外源基因在染色體里的分布,直到第二代轉基因猴,研究團隊罕見(jiàn)地獲得了第二次修改后投稿的機會(huì ),進(jìn)而重新組織了轉基因猴的行為學(xué)試驗。
然而,讓研究一度陷入停滯的是,評審專(zhuān)家突然質(zhì)疑,如何證明觀(guān)察到的行為學(xué)表現是由轉入的基因所引起的,而不是自然形成的。直到2014年底,有一只轉基因猴因為身體原因意外死亡,研究人員才符合倫理規范,進(jìn)行了解剖實(shí)驗,從而給出了答案。
“科學(xué)發(fā)現總是有它的偶然性和曲折性。”仇子龍說(shuō),幸運的是,他所在的環(huán)境給了他這種選擇冒險的機會(huì )。他反復提到的是,這篇文章的共同第一作者李霄。李霄是新近加入課題組的碩士研究生,在完全無(wú)法預知投入產(chǎn)出的情況下,最終獨立完成了所有的行為學(xué)分析。
“這是因為,再好的實(shí)驗條件和啟動(dòng)基金的支持,都敵不過(guò)評價(jià)機制能夠給出的時(shí)間與空間的自由。”在仇子龍看來(lái),這是年輕科學(xué)家踏踏實(shí)實(shí)做學(xué)問(wèn),敢于為原創(chuàng )性的基礎研究自擔風(fēng)險的最好保障。
盡管成果發(fā)表已經(jīng)過(guò)去一段時(shí)間,仇子龍的微博仍然會(huì )接到不少患者家長(cháng)的來(lái)信,表達他們的關(guān)切。他告訴《中國科學(xué)報》記者,下一步計劃是希望與專(zhuān)門(mén)的醫療機構合作,對中國的自閉癥兒童展開(kāi)全基因組的篩查,從而為之后的精確診斷、治療提供新的可能。