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        敲除巨型ANK2基因導致猴腦容量的急劇丟失
        2021-11-30 來源: 作者:
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          1130日,國際知名學術期刊Cell Discovery發表了題為Depletion of giant ANK2 in monkeys causes drastic brain volume loss的研究成果,報道了巨型ANK2基因敲除猴的腦容量急劇損失,但基本腦功能表現正常的發現。 

          自閉癥譜系障礙(ASDs)是一類神經發育障礙性疾病,核心癥狀為社會交往障礙和重復刻板行為。ASDs影響全世界約1-2%的人口,臨床可分為綜合征型和非綜合征型。大多數綜合征型ASDs都有遺傳基礎,大多數非綜合征型ASDs的發病原因尚不清楚,研究的基因也比較有限。 

          ANK2基因是錨蛋白基因家族的成員,通過選擇性剪接轉錄兩種主要的轉錄本,分別翻譯產生220-kDa(正常型)和440-kDa(巨型)的蛋白。正常型和巨型ANK2基因的表達存在組織差異性。巨型ANK2基因主要分布于神經系統,有報道顯示其突變和非綜合征型ASDs發病相關。近期來自美國的一項研究表明,敲除小鼠體內的巨型Ank2基因,對小鼠的腦結構沒有影響,但會造成小鼠交流和社交功能的輕度損傷,提示巨型Ank2基因可能是非綜合征型ASDs發病的一個潛在的遺傳風險基因。 

          來自中國科學院昆明動物研究所、北京大學心理與認知科學學院、上海科技大學和云南中醫藥大學等單位的多個團隊,應用基因編輯技術,成功地在食蟹猴(Macaca fascicularis)和獼猴(Macaca mulatta)體內實現了巨型ANK2基因的敲除。磁共振影像分析發現,敲除巨型ANK2基因的食蟹猴和獼猴均在大腦發育方面表現出異常,側腦室異常增大,灰質體積出現大量損失。針對腦結構影像數據進行的定量分析表明,大腦灰質體積的損失主要位于左視區1、左視區2、左前視區、左腹側顳葉皮層和右內側額葉皮層。然而,這些巨型ANK2基因突變猴,卻沒有表現出非綜合征型ASDs樣癥狀,它們的睡眠-覺醒周期、社交互動和環境探索行為均呈現正常。 

          該項研究揭示了巨型ANK2基因在靈長類大腦發育中的關鍵作用,并很好地顯示了巨型ANK2基因在嚙齒類動物和靈長類動物之間存在的巨大進化差異。這些結果一方面提示了大腦的巨大可塑性,同時也表明我們建立的巨型ANK2基因敲除猴模型是研究大腦功能重組和可塑性的極佳模型。 

          在該項研究中,云南中醫藥大學研究員秦冬冬、廣州大學副教授周建奎、中國科學院昆明動物研究所高級實驗師和協超與中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心助理工程師沈翔宇是共同第一作者,中國科學院昆明動物研究所研究員鄭萍、胡新天和姚永剛,上海科技大學研究員黃行許和北京大學心理與認知科學學院研究員王征為共同通訊作者。 

          該研究工作依托中國科學院昆明動物研究所承擔建設的“模式動物表型與遺傳研究國家重大科技基礎設施(靈長類)”開展該設施實現對靈長類動物表型與遺傳型進行系統研究,連續、快速、精準、標準化、規模化和自動化地獲取信息與分析,客觀描述、深入解析生命現象變化中的表型與遺傳關系,及其對環境變化的相應,對解碼生命,普惠健康具有十分重要的意義。研究項目先后得到國家自然科學基金委、中國科學院、科技部、廣東省、云南省和上海市等項目支持。 

          論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41421-021-00336-4

          


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