仇子龙
中国科学院上海神经科学研究所研究员、课题组长、博士生导师
http://www.bio360.net/attachments/character/2016/12/1482389525edc18831c8d7dd65.jpg

研究学习经历:

编辑

2016 年,Nature 上一篇《MECP2 转基因猴的类自闭症行为表征与种系传递》让他名声大噪。通过慢病毒转基因方法,首次建立了非人灵长类动物的精神疾病模型,为推动自闭症的病例与转化研究做出了重要贡献。

在仇子龙教授《一席》上的演讲中,我们能看到一个极为务实且富有人文精神的科学家,在尝试挖掘自闭症、灵长类动物模型和基因编辑之间,做出的不懈努力。

生物 360 精选了仇子龙教授在 2014-2016 年发表的 3 篇文章,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于编辑个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

1

Liu, Z., Li, X., Zhang, J. T., Cai, Y. J., Cheng, T. L., Cheng, C.,... Qiu, Z. (2016). Autism-like behaviours and germline transmission in transgenic monkeys overexpressing MeCP2. [Journal Article; Research Support, Non-U.S. Gov't]. Nature, 530(7588), 98-102. doi: 10.1038/nature16533

MECP2 转基因猴的类自闭症行为表征与种系传递

摘要: 甲基化 CpG 结合蛋白 2(MeCP2)对于转录调控和 miRNA 的加工处理极为重要,在 90% 的瑞特综合症(一种严重的自闭症表型发育障碍疾病)患者中均发现了 MECP2 基因的缺陷。当含有 MECP2 基因的染色体区段发生拷贝数倍增时,则会导致 MECP2 倍增综合症,其主要症状与严重自闭症一致。尽管 MECP2 缺失小鼠能重现大部分瑞特综合症患者的发育和行为障碍,但使用 MECP2 过表达的小鼠模型判定类自闭症行为仍然很困难。这里我们发现了基于慢病毒的能够在大脑中表达人类 MECP2 的转基因食蟹猴,它们不仅能表现出类自闭症行为,并且存在转基因的生殖遗传现象。通过对转基因猴的大脑组织进行免疫印迹和免疫组织化学染色,验证了 MECP2 转基因的表达。使用深度测序方法标记转基因的基因组集合位点。相较于野生型食蟹猴,MECP2 转基因食蟹猴表现出更高频率的重复循环运动,在焦虑应急实验中,也表现出明显的压力反应。在同一群体中,转基因猴与野生型猴的接触很少,并且在和其他转基因猴配对的社交测试中,社交时间更少。尽管一些转基因猴表现出刻板的认知行为,但在威斯康星测试中,转基因猴的认知功能大部分表现正常。值得注意的是,我们通过将 F0 代转基因猴的精子注射,成功地获得了 5 只携带 MECP2 基因的 F1 代转基因猴,在 F1 后代中显示出 MECP2 的生殖系传递和孟德尔式遗传分离现象。并且,相较于年龄相仿的野生型猴,在配对测试中 F1 代转基因猴的社交行为更少。总之,这些结果都验证了使用转基因的非人灵长类动物来研究神经疾病的可行性和可靠性。

2

Zhang, R., Huang, M., Cao, Z., Qi, J., Qiu, Z.,... Chiang, L. Y. (2015). MeCP2 plays an analgesic role in pain transmission through regulating CREB / miR-132 pathway. [Journal Article; Research Support, Non-U.S. Gov't]. Mol Pain, 11, 19. doi: 10.1186/s12990-015-0015-4

通过调节 CREB/miR-132 通路,MECP2 在痛觉传递中实现镇痛功能

摘要: 背景:甲基化 CpG 结合蛋白 2 基因(MECP2 基因)编码一个关键的转录抑制因子,并在哺乳动物的神经元中广泛表达。MECP2 在神经分化、神经发育和神经可塑性中均起到重要作用。人 MECP2 基因的突变和异常拷贝均会导致严重的神经发育障碍,例如瑞特综合症和自闭症。在这个研究中,我们探索的是脊髓中的 MECP2,并发现在痛觉通路中 MeCP2 作为镇痛中介,起到重要作用。

发现:MeCP2 转基因小鼠的实验结果表明,MeCP2 过表达会同时减弱急性机械性疼痛和热痛,这意味着在急性疼痛的传导中,MeCP2 具有镇痛作用。我们发现 MeCP2 通过 p -CREB/miR-132 信号通路参与到疼痛传导中。我们也使用了 SNI(坐骨神经分支选择性损伤)模型来检验在慢性疼痛形成的过程中 MeCP2 的作用。值得注意的是,我们发现相较于野生型小鼠,MeCP2 转基因小鼠的神经性疼痛发展变缓。

结论:我们的研究显示,MeCP2 通过调节 CREB-miR-132 通路,在急性疼痛转导和慢性疼痛形成的过程中均起到镇痛作用。此项工作为神经性疼痛提供了一个潜在的治疗目标,并为与自闭症有关的异常感知机制提供了新的思路。

3

Liu, Z., Zhou, X., Zhu, Y., Chen, Z. F., Yu, B., Wang, Y.,... Qiu, Z. (2014). Generation of a monkey with MECP2 mutations by TALEN-based gene targeting. [Journal Article; Research Support, Non-U.S. Gov't]. Neurosci Bull, 30(3), 381-386. doi: 10.1007/s12264-014-1434-8

基于 TALEN 打靶技术构建 MECP2 突变的猴子

摘要: 对模型动物进行基因编辑,给大脑发育和相关疾病的研究提供了关键思路。现在,我们发现了使用 TALENS 介导的基因打靶能产生携带 MECP2 突变基因组的食蟹猴。通过体外受精和胚胎移植到代孕母猴获得食蟹猴的受精卵,将 TALENs mRNA 注入上述受精卵后,我们获得了一个在多个组织中的移码突变并导致 MECP2 缺失的新生雄性食蟹猴。可能由于 TALENs 的毒性,或是 MECP2 对于神经发育的关键作用,这只携带 MECP2 突变基因组的食蟹猴,在出生后并没有存活很久。这只转基因猴子的大脑中,MeCP2 蛋白的表达水平极低。这项研究表明通过定点基因编辑方法获得稳定基因突变型的非人灵长类动物的可行性。

如您对仇子龙教授的研究非常关注,请您关注即将在 2017 年 3 月 24、25 日在上海举办的 “基因编辑专题研讨会”。仇子龙教授将在会议上就他的研究同各位做深入探讨。

拓展阅读:

一席:仇子龙:基因、大脑、社会

仇子龙:当猴子遇上自闭症

方人物周刊:仇子龙,探寻自闭症的源头

马上报名参加 基因编辑专题研讨会

代表性论文:

编辑

1. Liu, Z.#, Li, X.#, Zhang, J., Cai, Y., Cheng, T., Cheng, C., Wang, Y., Zhang, C., Nie, Yan., Chen, Z., Bian, W., Zhang, L., Xiao, J., Lu, B., Zhang, Y., Zhang., X., Sang, X., Wu, J., Xu, X., Xiong, Z., Zhang, F., Yu, X., Gong, N., Zhou, W., Sun, Q.*, Qiu, Z.* (2016) Autism-like behaviors and germline transmission in transgenic monkeys overexpressing MeCP2. Nature. 530:98-102

2. Xin, Y., Yuan, B., Yu, B., Wang, Y., Wu, J., Zhou, W.*, Qiu, Z.* (2015) Tet1-mediated DNA demethylation regulates neuronal cell death induced by oxidative stress. Scientific Reports 5:7645. doi: 10.1038/srep07645. Zhang, R., Huang, M., Cao, Z., Qi, J., Qiu, Z.*, and Chiang, L.* (2015) MeCP2 plays an analgesic role in pain transmission through regulating CREB / miR-132 pathway. Molecular Pain 11: 19.

3. Bian, W., Miao, W., He, S., Qiu, Z., Yu, X.*(2015) Coordinated Spine Pruning and Maturation Mediated by Inter-Spine Competition for Cadherin/Catenin Complexes. Cell 162(4):808-822.

4. Liu, Z. #, Zhou, X. #, Zhu, Y. #, Chen, Z., Yu, B., Wang, Y., Zhang, C., Nie, Y., Sang, X., Cai, Y., Zhang, Y., Zhang, C., Zhou, W., Sun, Q.*, Qiu, Z.* (2014) Generation of a monkey with MECP2 mutations by TALEN-based gene targeting. Neuroscience Bulletin 30: 381-386.

5. Cheng, T., Wang, Z., Liao, Q., Zhu, Y., Zhou, W., Xu, W., Qiu, Z.* (2014) MeCP2 suppresses nuclear microRNA processing and dendritic growth by regulating the DGCR8/Drosha complex. Developmental Cell 28:547-560

6. Cheng, J., Huang, M., Zhu, Y., Xin, Y., Zhao, Y., Huang, J., Yu, J., Zhou, W.*, and Qiu, Z.* (2014) SUMOylation of MeCP2 is essential for transcriptional repression and hippocampal synapse development. Journal of Neurochemistry 128:798-806

7. Zhang, Y., Mao, R., Chen, Z., Tian, M., Tong, D., Gao, Z., Li, X., Huang, M., Xu, X., Zhou, W., Li, C., Wang, J., Xu, L.*, Qiu, Z.*, (2014) Deep-brain magnetic stimulation promotes adult hippocampal neurogenesis and alleviates stress-related behaviors in mouse models for neuropsychiatric disorders. Molecular Brain 7:11

8. He LJ, Liu N, Cheng TL, Chen XJ, Li YD, Shu YS, Qiu ZL, Zhang XH*. (2014) Conditional deletion of Mecp2 in parvalbumin-expressing GABAergic cells results in the absence of critical period plasticity. Nature Communications 5:5036. doi: 10.1038/ncomms6036.

9. Liu, X., Somel, M., Tang, L., Yan, Z., Jiang, X., Guo,S., Yuan,Y., Oleksiak, A., Zhang, Y., Li, N., Hu, Y., Chen, W., Qiu, Z.*, Pääbo, S.*, Khaitovich, P.* (2012) Extension of cortical synaptic development distinguishes humans from chimpanzees and macaques. Genome Research 22:611-622

10. Qiu, Z.#, Sylwestrak, E. #, Lieberman, D., Zhang, Y., Liu, X., Ghosh A.* (2012) The Rett syndrome protein MeCP2 regulates synaptic scaling. Journal of Neuroscience 32:989-994

11. Xu, X.*, Xu, Q., Zhang, Y., Zhang, X., Cheng, T., Wu, B., Ding, Y., Lu, P., Zheng, J., Zhang, M., Qiu, Z., and Yu, X.* (2012) A case report of Chinese brothers with inherited MECP2-containing duplication: autism and intellectual disability, but not seizures or respiratory infections. BMC Medical Genetics 13: 75

参与评论

登录后参与评论
 关注生物360微信

关注生物360微信