请来猴子当救兵 科学家撬开自闭症大门
2016-02-03 09:49:10   来源：   评论：0 点击：

就像突然打开一道门，光亮投进人们一直苦苦摸索的领域。一群猴子，成为科学家搬来攻打自闭症的救兵。

　　最近，中科院上海生科院神经科学研究所研究员、中国科学院大学博士生导师仇子龙带着他的团队，在世界上首次通过基因工程繁育出携带人类自闭症基因的猴子。

　　在这种与人类非常接近的灵长类动物模型身上，更多关于自闭症的研究将得以开展。

　　1月25日，研究成果刊发在《自然》杂志在线版。这份世界顶级学术期刊还为此举办了一场国际电话新闻发布会，参与报道的媒体包括《纽约时报》、路透社、BBC等。

　　在此之前，科学家在自闭症领域争执、迷路、徘徊——没人知道出口在哪里，但所有人都知道，一旦成功，全球数千万孩子将有可能走出困境。

　　据美国疾病控制与预防中心统计，1975年，全美自闭症谱系障碍的发病率为1/5000；截至2014年，这个数字变成了1/68。据估算，中国自闭症患者可能超过1000万，比儿童癌症、糖尿病、艾滋病三者的总和还要多。

　　问题就出在大脑。可当研究进入“3磅的宇宙”时，就再难有明确的方向——这个只有皮球大的器官，甚至比辽阔的太空更复杂、神秘。

　　“人们已经知道自闭症是由基因突变造成的，也清楚自闭症的孩子到底表现出什么异常，但是基因的改变到底对应大脑哪个部分发生变化，始终是个黑箱。”这位30多岁的年轻科学家说，“我们的研究打开一扇门。门后有什么还需要探索，但已经有了比较明确的方向。”

　　导致自闭症的原因是基因突变，它们像形态各异的开关，控制着神经突触上的蛋白质发生改变，人脑神经元每个突触上有上百种蛋白质，要摸清楚这些“开关”到底如何工作，非常困难

　　在自闭症紧锁的“黑箱”前，仇子龙用来敲门的，是一个叫做MeCP2的基因。

　　2006年，仇子龙在美国加州大学圣迭戈分校神经生物学系做博士后研究时，就开始与这种基因打交道，“它的脾气秉性都知道”。

　　MeCP2也是瑞特综合征的致病基因。这是一种会表现出一些自闭症症状的罕见病，很长一段时间都被归入自闭症谱系障碍的大家族，致病基因的明确才让这种病有了自己的名字和研究方向。

　　作为一个整天跟分子、细胞打交道的神经生物学家，仇子龙过去对自闭症并不了解。

　　第一次见到自闭症的孩子，是在复旦大学附属儿童医院的一个康复中心。

　　“这些孩子怎么这么不听话啊，明明跟他说不要哭，还是要在那儿哭。”仇子龙回忆当时，“不了解的人一接触这些孩子心里很容易排斥。”

　　他还从电影《雨人》里认识过自闭症患者：“虽然有些怪异，但都有特殊的才能。”随着接触数量的增长，他才发现，“只有少数人会这样”，伴随着更多人的，是痛苦和混乱。

　　一项数据显示，自闭症在我国0~6岁精神残疾儿童致残原因中居首位，达78%。这些孩子中的轻度患者，成年后生活难以自理，重度患者终生残疾。让仇子龙印象深刻的是湖北一名男子勒死了患有自闭症的儿子。孩子刚刚5岁，那位父亲说：“经济压力太大了，要崩溃了。”

　　从上个世纪中期以来，试图拯救这个群体的努力大都迷失在大脑复杂的神经网络中。

　　2007年，美国科学家通过大量研究证实，基因突变是导致自闭症的原因。后来，基因测序技术的发展又让人们找到了数百种可能与自闭症有关的基因突变。

　　错综复杂的神经元在大脑中通过突触连接，这些危险的基因突变就像是形态各异的开关，控制着突触上的蛋白质发生改变。找出救治生病大脑的出路，必须得摸清楚这上百个“开关”到底如何工作。

　　“人脑中有1012个神经元，每个突触上有上百种蛋白质，要想知道到底哪个基因突变最终影响了神经网络，是非常困难的。”仇子龙告诉中国青年报记者。

　　MeCP2是这些复杂“开关”中的一个。2009年，完成博士后研究回国在中科院上海神经所建立自己的实验室时，仇子龙决定用猴子来模拟这个“开关”的工作原理。

　　“这种基因和自闭症关联非常强，男孩携带过多的MeCP2百分之百会出现自闭症，它还影响其他自闭症基因。”仇子龙说，“虽然现在关于自闭症的上百种基因和它们的影响错综复杂，但是我们相信MeCP2是处于其中枢纽位置的一个重要基因。”

　　改造猴子要困难得多，加载MeCP2的慢病毒被提纯到10~100倍浓度，把神秘的自闭症基因注入食蟹猴的卵细胞，确保它们能遗传给下一代

　　身形娇小的食蟹猴在实验室的笼子里焦躁地转着圈，一刻也停不下来。一旦面对人的直视，它们就发出表现情绪紧张的叫声。

　　此时，MeCP2基因开关已经按下。这种位于X染色体上的基因，能和细胞内的DNA结合，并且关闭这段DNA上的基因表达。

　　科学家们曾经在小鼠的MeCP2基因前装上由药物控制的开关。关闭开关会让小鼠患病，突然打开开关的结果则是死亡，只有缓慢而精准地控制这种基因的平衡，才能让小鼠恢复健康。

　　“小鼠和人相差太大了。”仇子龙用手比划着说，“人的大脑里有沟回，小鼠没有；在神经退行性疾病中，人的神经元会死亡，小鼠模型的神经元却不会。”

　　通过人类的近亲猴子来演示大脑的变化，是目前能够搭建的一套最逼真的模型。2008年，美国科学家将亨廷顿舞蹈症的基因注入了猕猴的基因组，制造了第一个人类脑部疾病的灵长类模型，轰动学界。

　　相比于改造老鼠，改造一只猴子要困难得多。为了确保自闭症基因能在作为实验对象的食蟹猴身上出现并遗传给下一代，仇子龙团队将加载MeCP2的慢病毒提纯到了相当高的浓度，“比平常的病毒高10到100倍”。这种灭活的慢病毒像针管一样，把神秘的自闭症基因注入食蟹猴的卵细胞。

　　这还只是第一步，“猴子的繁殖要比小鼠复杂得多”。在第一次实验中，改造的94个卵细胞，有53个发育成胚胎，最终注入母猴体内，8个生命诞生。通过基因检测，课题组确认诞生的这8只猴子都带有人工注入的MeCP2基因，但是怎么判断这些基因确实让猴子表现出了自闭的症状，是一个更加艰巨的任务。

　　“之前没有人知道猴子表现出来什么症状才算自闭症，我们必须自己想办法。”仇子龙说。他和复旦大学附属儿科医院合作，用串联质谱技术测量猴子血液中的代谢物，或是监测猴子的脑电波，都没有办法把自闭症的猴子区别出来。最后只能像观察生病的孩子那样，去观察这些转基因的猴子。

　　仇子龙把这项任务交给了他年轻的助理研究员李霄，跟他说了一句话：“这个研究不一定有结果，但它确实很重要。”

　　半个多世纪以来，自闭症都属于“一种神经基础还很不清楚的症候群”。1998年，科学家认为，是错误注射疫苗，导致了自闭症的产生。相关成果发表在大名鼎鼎的医学类期刊《柳叶刀》上。但10年后，这一观点被彻底推翻，《柳叶刀》杂志在2008年撤回了这篇文章。

　　混乱的科学解释带来的是混乱的治疗手段。2014年发布的《中国自闭症儿童发展状况报告》显示，从名字拗口的BNP数字生物神经修复技术，到音乐疗法、生物靶向，一些非主流疗法在我国自闭症的康复应用仍非常广泛，高达52%~75%，越是病情严重的用得越多。

　　李霄也的确知道这项研究的重要性，但直到今天，他回忆起那段看猴子的日子，还是会不经意皱起眉头。

　　实验的猴子，养在苏州的西山岛上，那是一个“没有任何娱乐设施，一到晚上就漆黑一片的小镇”。这位85后助理研究员第一次上岛就一待7个月。

　　许多关于猴子的行为分析，都要靠摄像机录下来，然后用电脑慢慢回看、分析。相关的音频、视频装满了整整1T（1024GB）的移动硬盘。最紧张的时候，李霄早上六七点起床趴在电脑前，一直分析到午夜时分。除了吃饭，几乎没挪窝。

　　“有一次真是看见电脑都想吐。”李霄说，“然后就去骑三四十公里的自行车，回来继续分析。”

　　猴子中的一些已经被送往神经所，做详细的磁共振脑成像，现在已经看出了一些改变，如果明确这些改变，就像为治疗找到了靶子

　　当李霄在西山岛一个人盯着猴子的时候，位于中科院上海生科院的主战场硝烟也不曾散去。

　　为了让猴子的下一代尽快出现，课题组使用了精巢移植的方法，把雄性猴子的部分睾丸组织移植到裸鼠身上，并用激素促使睾丸早日成熟，提前取到成熟的精子，然后通过体外受精，孕育下一代。

　　但即使如此，投稿时，其他科研团队还是抢了先机。

　　“这差点儿让我们的论文被拒掉。”仇子龙回忆，“但是他们是去除掉动物体内的MeCP2基因，我们是注入更多的基因，这在解释自闭症上价值是不一样的。”

　　对于这项从2009年就开始、在高产的神经所里打破了包括耗时最长、参与人数最多等多项纪录的研究来说，这还只是它需要迈过的第一道坎。

　　《自然》杂志经过漫长的审稿后，提出了一个相当“刁钻”的审稿意见：“如何证明猴子大脑的MeCP2基因是人为注射的，而不是自然出现的？”

　　“我们当时曾解剖过一只自然死亡的猴子，但由于样本保存得不好，所以效果不理想。”仇子龙说。实验伦理审查又要求不能对猴子进行活体解剖，研究几乎陷入僵局。

　　2014年底，饲养员突然报告，第二代猴子中的一只，出现了肌无力等症状，“估计可能救不活”。仇子龙这才向伦理委员会申请对猴子进行安乐死，在第一时间进行解剖，回答了审稿人的问题。

　　2015年12月14日，仇子龙最终收到了来自《自然》杂志的接收信。这位喜欢达利、爱看科幻的科学家在朋友圈感慨：“做了五年半，投稿两年半，被《自然》拒过两次后死里逃生，修了六轮。貌似打破了好多纪录。”

　　研究引发的关注，同样超过仇子龙的想象。除了《自然》等科学杂志的报道，有关这项研究的介绍和评述登上了《纽约时报》。在微博上，他还经常收到自闭症孩子家长发来的私信。

　　“这项研究进行到什么程度了？如果有需要，我们的孩子可以报名参加实验。”

　　即使新年马上就要到来，课题组的人还是在实验室不停地穿梭。

　　“因为小猴子在不断长大，只有继续记录和分析它们的行为才能让数据更精确。”在生科院寂静的院子里，李霄说。他甚至感觉，几年的观察之后，和那些实验的猴子有了感情，“不用编号就能把他们分辨出来。”

　　这些猴子还肩负艰巨的任务。其中一些已经被送往神经所脑成像平台，做详细的磁共振脑成像，“分析自闭症猴子的大脑到底发生了什么改变”。

　　“每次脑成像都要花一个小时的时间，这对于自闭症患者来说几乎是不可能的。”仇子龙有些激动地说，“而且现在已经看出了一些改变，正在进行分析。”

　　在仇子龙看来，用动物模型筛选有效的药物可能是一个漫长的过程，但如果明确了基因会给大脑的哪些部位带来改变，就像为治疗找到了靶子。研究者或许可以尝试给自闭症孩子的病变部位用磁场或者电流进行刺激，如同用深脑电刺激治疗帕金森患者那样，“就好像晨曦出现了”。