11月8日下午,由南京农业大学与中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合主办的学术报告会在教学楼C503顺利举行。中国科学院的孙强研究员和黄薇研究员分别作了题为“非人灵长类模式动物构建”和“运用基因编辑小鼠和猕猴模型研究神经发育性疾病的致病机制”的学术报告。
黄薇研究员的报告围绕神经发育性疾病的致病机制展开,以基因编辑小鼠和猕猴模型为主要研究工具。她详细介绍了从啮齿类到灵长类大脑皮层发育研究的演变历程,深入分析了神经元谱系发生、胶质细胞功能及关键基因在大脑发育与疾病中的调控作用。重点解析了灵长类大脑皮层特有的外室管膜区(OSVZ)及基底放射状胶质细胞(bRG)的功能机制,阐明了这一结构在灵长类大脑皮层扩张中的核心作用。同时,她对比了啮齿类依赖室管膜区(VZ)神经干细胞生成神经元的差异,揭示了物种间大脑发育能力差异的结构基础。
在基因功能分析与模型构建方面,黄薇研究员详细介绍了基因敲除、胚胎发育观察等核心方法在鉴定关键基因(如ASPM基因)功能及解析神经发育疾病病理机制中的关键价值。她以ASPM基因调控及脑积水病理机制为例,清晰阐明了ASPM基因在神经祖细胞有丝分裂中的表达特征——其功能缺失会干扰细胞周期进程,导致神经元生成减少,进而使猕猴胚胎在多个发育阶段出现小头畸形,且大脑体积显著小于野生型。在实验过程中她也发现在小鼠中并没有出现以上情况。这也表明啮齿类动物与灵长类动物之间还是存在许多实验差别的。此外,她还解析了脉络丛中淀粉样反应性上皮细胞的作用逻辑——ERK过度激活引发Aβ过量产生,触发巨噬细胞介导的免疫反应,破坏上皮屏障完整性并导致分泌稳态失调,建立了ERK依赖性淀粉样蛋白生成作为先天性与获得性脑积水的统一病理机制。
黄薇研究员的报告结束后,孙强研究员紧接着带来了以“非人灵长类模式动物构建”为题的学术分享。他从非人灵长类动物模型在脑科学研究与药物开发中的应用价值切入,系统阐释了其作为交叉学科研究工具的核心意义。他指出,传统啮齿类模型的局限性及非人灵长类模型构建的挑战,导致脑疾病研究中临床转化效率低(超90%动物实验验证的治疗方法在一期临床试验失败)。而非人灵长类模型技术的创新与优化,为破解这一难题、推动脑科学研究突破提供了创新性路径。
在模型构建技术解析环节,孙强研究员围绕“科学性与实用性平衡”的核心原则,系统梳理了四类常用技术的优劣特征:基于胚胎干细胞的基因打靶技术能实现精准基因修饰,但其操作复杂、周期较长;CRISPR/Cas9基因编辑技术操作便捷、效率较高,已成功构建自闭症等神经发育疾病的非人灵长类模型,却受基因型不一致、首建个体多为嵌合体突变的限制;体细胞核移植技术可实现遗传背景一致的模型构建,为精准基因功能研究提供可能,然而因效率低、成本高,大规模应用受限;精巢异种移植技术能显著缩短雄性食蟹猴传代时间,加速遗传修饰模型培育,但其适用物种范围较窄,暂无法全面推广。
这些技术瓶颈直接催生了非人灵长类模型应用的深化发展。孙强研究员详细阐释了模型研究围绕“疾病模拟(What)”“机制解析(Why)”“干预探索(How)”构建的三维研究框架,并以BMAL1基因敲除食蟹猴模型为例——该模型成功模拟人类昼夜节律紊乱相关神经精神疾病,且脑电图(EEG)记录显示出与人类患者相似的异常脑电活动,直观凸显了非人灵长类模型的学术必要性。紧接着,他以精准食蟹猴基因组研究为例进行详细讲解,通过三代测序技术获得的高质量基因组,发现了大量新的蛋白编码基因和融合基因,为解析灵长类进化与脑功能提供了分子基础。整场报告逻辑严谨、数据详实,让我对非人灵长类模型构建技术演进与脑疾病研究价值形成了更为系统、透彻的认知。
这场兼具深度与广度的学术盛宴,不仅丰富了南京农业大学的同学在神经发育与非人灵长类模型领域的专业知识,更让他们对生命科学交叉研究的前沿方向有了清晰认知。