非“猴”莫属

文/林金杏 冯丽萍

近年来新冠肺炎疫情肆虐全球,疫苗和药物的研发都在紧锣密鼓地进行,实验猴也一跃成为生物公司追捧的“明星”,身价倍增,出现了“一猴难求”的情况。人们不禁要问:为什么众多研究人类健康和疾病问题的实验都要用到猴呢?

猴属于非人灵长类动物,在生理构造、免疫系统、大脑结构及代谢功能等方面跟人类很相似,甚至生活习性都非常接近,是生物医学研究中理想的动物模型,其中应用最广泛的是猕猴。猕猴为属名,约有22个不同种,当前实验中最为常用的是恒河猴和食蟹猴。
当前世界各地都在积极开展实验猴人工繁殖研究,美国已建立7个灵长类研究中心,我国在江苏省成立了国家非人灵长类实验动物种子中心(苏州分中心),并依托中国科学院昆明动物研究所成立了国家非人灵长类实验动物资源库。那么,猴作为如此重要的实验动物,到底能发挥哪些作用呢?
传染病学研究
猕猴在亲缘关系上与人类十分接近,它们与人类的基因高度同源,因此感染人类的病原体几乎都能感染猕猴,同一种疫苗或者药物对人类与猕猴的效果及副作用表现也很相似。
早在20世纪30年代中期,人类就已经应用猕猴成功地研制了高效抗破伤风疫苗和抗白喉疫苗。猕猴在传染病研究的很多方面表现出独特的优势,其他动物不易感染患上的传染性疾病往往能够成功复制在猕猴身上,如菌痢和脊髓灰质炎(也就是我们俗称的小儿麻痹症)等。猕猴是目前用于研制和鉴定脊髓灰质炎疫苗的唯一实验动物。猕猴也是研究肝炎、疟疾、麻疹等传染性疾病的理想动物。此外,非人灵长类动物可被人疟原虫感染,所得结果的临床参考价值较大,尤其是食蟹猴的感染发病过程及其对药物的反应性和人的间日疟近似,可用于筛选对红细胞型、红细胞前型及继发性组织型有效的药物。

医学和药学研究
猕猴可作为人类疾病动物模型,帮助科学家理解一些疾病的发病特点和致病机理,一个典型的例子是动脉粥样硬化疾病方面的研究。对猕猴给予高脂饮食1~3个月后可发现动脉粥样硬化,且可产生心肌梗死,动脉粥样硬化病变不仅出现在主动脉,也出现在冠状动脉、脑动脉、肾动脉及股动脉等。猕猴动脉粥样硬化疾病的病变部位、临床症状以及各种药物的疗效等都与人体非常相似,因而选用猕猴来复制相关疾病更为理想。
猕猴还可用于药物开发研究,包括新药的药理学、药动学和毒理学研究。尤其是猴对麻醉药、镇痛剂与毒品的依赖性表现与人较接近,戒断症状又较为明显且易于观察,因此应用猴研究镇痛剂药物成瘾性和依赖性较为理想。
猕猴由于具有与人类非常接近的生殖生理特点,故也被广泛应用于生理学与生殖医学研究。例如:雌猴具有与人类女性相同的月经周期,怀孕期为156~180天,哺乳期为7~14个月,每年可怀1胎,每胎产1仔,偶见双胞胎或三胞胎,这些特点都与人类相对接近,因而已成为被广泛应用于女性生殖系统研究的哺乳动物,也是人类研究避孕药物极为理想的实验动物。

胚胎干细胞和克隆方面的研究
《西游记》里,孙悟空能用一把毫毛变出无数只一模一样的猴子,如今这不再是神话故事,它正在逐渐变成现实。1995年,科学家从体外受精卵囊胚中分离内细胞团,培养出了猕猴的胚胎干细胞并建立了第一株猕猴胚胎干细胞系。2000年1月,借由胚胎分裂技术,世界上第一只克隆猴在美国诞生,它名叫“泰特拉”,被用于人类糖尿病和帕金森病的研究。
2017年,由中国科学院神经科学研究所孙强团队通过基因编辑技术培育的克隆猴“中中”“华华”诞生,突破了原有技术无法体细胞克隆灵长类动物的世界难题。2018年1月,当两个萌萌的体细胞克隆猴宝宝“中中”和“华华”第一次在公众面前亮相时,科研人员就曾预言,中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的克隆猴模型,其既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要,又可广泛应用于新药研发。中国正式开启了批量化、标准化创建疾病克隆猴模型的新时代。
器官移植的研究
非人灵长类是研究人类器官移植的重要动物模型。早在1970年,美国科学家就把一颗猕猴的头颅移植到另一只无头猕猴的躯体上,换头后的猕猴活了一星期。1999年,我国武汉同济医院陈实等将携带人类基因DAF的猪心脏成功移植到猕猴体内,并使移植心脏度过了超急性排斥反应阶段。
2022年4月,由深圳华大生命科学研究院主导的猕猴全身器官细胞图谱在国际学术期刊《自然》发布,这是全球首个非人灵长类动物的全身器官细胞图谱,为实验猴进一步助推生物医药产业发展奠定了理论基础。

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