中科院广州生物院自主研发出找到基因“靶点”然后“敲除”

2017年01月10日 10:33 来源:金羊网 编辑:张小雪
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中科院广州生物院自主研发出第三代免疫缺陷小鼠


萌萌的小白鼠,却可能成为挽救肿瘤患者的“英雄”!

近日,中国科学院广州生物医药与健康研究院(以下简称“中科院广州生物院”)的研究团队向外界公布——一项名为“NSI第三代免疫缺陷小鼠”的技术问世,名字听上去拗口,但是其中的技术含量却不容忽视。

这一技术的出现,意味着在不久的将来,众多的肿瘤患者在选择治疗、用药方案时,可以拥有一名小白鼠“替身”,提高施治的精确率,降低患者本身的治疗时长和痛苦程度。

这项技术是中国科学家突破外国的技术封锁,完全掌握了自主知识产权的科研成果。

科普  

一只失去免疫能力的小白鼠

什么是“NSI第三代免疫缺陷小鼠”?简单地说,就是用基因技术让一只小白鼠失去免疫系统。这样一只失去免疫能力的小鼠,可以在诸多科研方面对人类的研究提供帮助。

中科院广州生物院的动物实验中心,就是这些萌萌的无免疫力小白鼠的家。目前,这个实验中心已经培育出了大约10000只这种小白鼠。

由于失去了免疫能力,这些小老鼠很容易生病,对于养殖环境的要求也很高,都居住在实验室特殊的没有特定病原微生物的环境中。

这种小白鼠的科研价值非常之高。譬如,它们可以为肿瘤患者的精准治疗提供帮助,从医院拿样本放在小鼠体内,构建动物模型和用不同模型评估不同的小分子药物的抗肿瘤活性;还可以做药物临床前评估;此外,更可以根据科学实验的需求,构建相应的“人源化小鼠模型”,完成实验、收集数据。

相信未来还会有更多的研究方向需要这些“免疫缺陷小鼠”帮忙。

研究团队的肖毅仁博士告诉羊城晚报记者,“NSI第三代免疫缺陷小鼠”的技术并非他们首创,美国和日本已经掌握了相似的技术,但是两国都对中国进行了技术封锁,于是,研究团队就在中科院广州生物院李鹏研究员的带领下,历经数年,终于自主研发出了这一拥有完全自主知识产权的“免疫缺陷小鼠”技术,不仅赶上了国外此类研究的建模进度,而且还实现了技术上的巨大突破:此前国内的这种研究获取的都是免疫缺陷程度不够高的小鼠,现在则是可以获取最高免疫缺陷的小鼠。

“相比起国外的技术,我们的小鼠疾病种植的成功率更加高。”肖博士说。

据记者了解,“免疫缺陷小鼠”的研究团队共有十几个人,国标BVR电线哪个品牌的可以这一团队从2012年开始研究,到2014年才成功培育出第一只基因缺陷小鼠。

技术  

找到基因“靶点”然后“敲除”

听起来容易,可是如何改造老鼠的基因,让它们失去免疫能力?

肖博士说,他们目前已经掌握了这一将基因“敲除”的技术。

在技术上来说,要进行敲除就要从老鼠的胚胎细胞时期开始进行。首先将老鼠的胚胎细胞,用基因编辑技术去掉免疫基因,用克隆技术将这个胚胎细胞移植入代孕母鼠体内,分娩成一只老鼠(克隆鼠),就得到了第一只基因缺陷小鼠,对它进行交配繁殖,目前研究团队已经繁殖出了10000只基因缺陷小鼠。

“关键是去掉哪个靶位的基因,找不准的话,免疫力就不能彻底去除。最难的在于,李鹏研究员是在第二代免疫缺陷小鼠上进行基因敲除的,少敲、多敲、错敲,致死率都是非常高的”。肖博士说,这么一件低成功概率的研究,从研究成本上来说花费不菲。

对基因“敲除”的过程,肖毅仁博士向记者详解道:“采用一种叫做TALEN的基因编辑技术,将设计好的TALEN注射到受精卵内,然后将受精卵移植到代孕母鼠体内。受精卵在母鼠体内正常发育成为小鼠。小鼠出生后对小鼠进行检测,如果小鼠目的基因表现出突变和基因功能缺失,同时表现出小鼠的免疫缺陷,那这只小鼠就是我们需要的基因敲除免疫缺陷小鼠。”

在去掉了免疫基因之后,老鼠也就失去了免疫能力,从而成为“免疫缺陷小鼠”。

肖毅仁介绍说,老鼠体内的免疫功能主要依赖三类细胞:T细胞、B细胞和NK细胞,基因改造的目的就是要让老鼠体内的这三种细胞都缺失,从而彻底失去免疫能力。

“我们获得的第一代和第二代免疫小鼠,只表现出T细胞和部分B细胞的缺失,体内还有NK细胞残留,因此第一代和第二代小鼠还有一定免疫能力。疾病植入的成功率在第一代和第二代免疫小鼠只有30%左右,一些难以移植的疾病就不能在小鼠体内成长。”

而第三代小鼠则是完全去掉了T细胞、B细胞和NK细胞,使得疾病植入成功率达到了60%以上,病人的组织或者细胞在第三代小鼠体内的成长更为容易。

应用  

“免疫缺陷小鼠”还可帮助药物研发

在具体的应用上,“免疫缺陷小鼠”价值颇大。据肖博士介绍,可利用“免疫缺陷小鼠”构建肿瘤人源化模型,也就是让小鼠体内长出与肿瘤患者一样的肿瘤,然后评估各类药物的疗效;还可以利用“免疫缺陷小鼠”构建的造血系统、肝脏代谢系统人源化模型评估药物毒理作用。

此外,对于那些从事基础科研的人员来说,在进行研发新药时,用小鼠的实验来评估药物对病人的效果。对于企业公司的用户,生产不同的药时需要做质检,免疫小鼠技术可以提供体内质检的服务。

据肖博士说,不仅如此,他们目前已经掌握的技术,可复制患者的肿瘤,还可以复制患者的免疫系统,在小鼠体内营造出与肿瘤患者相同的体内环境,然后进行不同疗法和用药的“试错”过程,从而为患者找到最佳的治疗方案。

肖毅仁告诉记者,对于那些白血病或患有肿瘤的病人来说,在治疗过程中往往面对好几种治疗方案,把病人的肿瘤细胞移植到免疫缺陷小鼠体内,等到肿瘤可以批量移植,那么就可以同时构建多只带有病人肿瘤细胞的小鼠,最后再给这些小鼠使用不同的药物。

“我们根据小鼠肿瘤对不同药物的反应就能知道哪种药物对某一个病人的肿瘤最有效。”

市场

多家医院欲合作此技术

如今,该科研团队正在跟医院等合作开展白血病、肺癌、胃癌、淋巴瘤等肿瘤人源化小鼠模型构建和应用。

据记者了解,省内已经有多家大医院想要和团队合作,进行临床研究,采用这一技术。不过,肖博士告诉记者,目前这种技术只针对肿瘤这种增生性疾病,感冒发烧之类的就无法做到复制。

除了对患者有帮助之外,这种经过基因改造的小鼠,还能够在医药企业研发新药方面帮上忙。医药企业可以在药物进入临床测试之前用免疫小鼠来检测药物的疗效,这样可以极大地降低药物的临床评估成本。

不过,目前研究免疫缺陷小鼠也存在一些难题:研究院跟医院之间还没有形成紧密的合作关系,只是从医院拿病人的样本建肿瘤模型、将情况反馈,这一技术本身尚处于初期,没有推广开来。

团队

清一色博士组成“博士团”

一流的技术,必然需要一流的人才和团队才能完成。而这项“免疫缺陷小鼠”的科研团队,都是清一色的博士,是名副其实的“博士团”。

团队的核心人物是李鹏研究员。在2011年,李鹏博士从英国剑桥Sanger研究所引进当时最先进的基因敲除技术,在NOD/SCID小鼠上敲除IL2rg基因,成功构建了我国首株第三代免疫缺陷小鼠NSI品系,突破了发达国家对我国的技术封锁,填补了中国人源化小鼠研究的空白。

由李鹏博士主导,包括肖博士、蒋博士、叶博士、魏博士等研究人员在内的14人研究团队,其他团队成员也是各有各的贡献,譬如研究团队的李技术员建立了NSI品系优化和遗传监控系统,解决了免疫缺陷小鼠大规模繁殖障碍,实现10000只NSI小鼠的产量突破。

据记者了解,这些被种上“肿瘤”的小白鼠,在完成实验后,也会从动物福利的角度进行处理,但体内的肿瘤和器官切片仍然将会作为样本进行研究。

(原标题:中科院广州生物院自主研发出第三代免疫缺陷小鼠)

 

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文章关键词: 基因 广州 研发 生物

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