研究遺傳學如何影響腦部疾病的科學家們長期以來尋求一種更好的實驗模型。經過基因修飾的細胞係的體外培養物能夠揭示某些基因如何影響精神疾病和腦癌產生的一些線索。但是這樣的模型不能夠提供可由經過基因修飾的小鼠提供的大腦功能的真實形式。

        即便這樣，精心培育的用於研究基因如何影響大腦的小鼠也有幾個缺點。培育周期冗長且成本高，並且所需的基因特異性僅在小鼠幼仔出生時才能驗證，但是不能保這種基因特異性一定會出現。

        在一項新的研究中，來自美國波士頓兒童醫院和加州大學舊金山分校的研究人員描述了一種新方法來構建定製的小鼠模型來研究大腦。首先，一種天然的毒素可用於在小鼠胚胎中殺死通常生長在前腦中的年輕腦細胞。隨後就可利用經過基因改造的含有研究所需的特定遺傳修飾的胚胎幹細胞重建小鼠正在發育中的前腦。相關研究結果於2018年10月10日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Neural blastocyst complementation enables mouse forebrain organogenesis”。

        這種“前腦替換(forebrain substitution)”導致遺傳學特征受到嚴格控製的功能齊全的小鼠幼仔，從而允許科學家們能夠在更大程度的控製下研究特定基因如何影響大腦疾病。

        論文共同通信作者、波士頓兒童醫院細胞與分子醫學項目主任Fred Alt博士說，“我們認為這種策略是神經生物學家研究大腦許多方麵的一種全新平台，從哪些基因控製大腦發育的基本知識到可能為腦癌和精神疾病尋找新的基因療法。”

        論文共同通信作者、Alt實驗室的前實習生Bjoern Schwer博士說，“攜帶著由胚胎幹細胞產生的大腦區域的小鼠在記憶和學習任務方麵與正常小鼠是沒有區別的。”

        Alt及其團隊(包括Schwer在內)也發布了一套詳細的說明，這樣世界各地的科學家們能夠快速地在他們自己的神經生物學實驗室中采用這種技術。

        研究基因斷裂和罕見的腦部疾病

        Alt實驗室開發這種技術的一個特殊目標是將它作為一種平台來研究一組他們最近在小鼠腦祖細胞中發現的極易發生斷裂的基因。他們希望確定這些基因可能發生斷裂的頻率和機製，並確定這種斷裂過程是否會導致神經精神疾病和腦癌。

        更重要的是，Alt和Schwer相信這種技術可能用來協助開發個體化醫療。通過構建定製的小鼠大腦模型，醫生科學家們可能能夠模擬未確診的患有罕見大腦疾病的患者的獨特基因譜。(生物穀 Bioon.com)

        參考資料：

        Amelia N. Chang, Zhuoyi Liang, Hai-Qiang Dai et al. Neural blastocyst complementation enables mouse forebrain organogenesis. Nature, Published Online: 10 October 2018, doi:10.1038/s41586-018-0586-0.