Molecular Therapy在線發表了題為Base-edited Cynomolgus Monkeys mimic core symptoms of STXBP1 encephalopathy的研究論文。該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、中科院靈長類神經生物學重點實驗室孫強研究組/劉真研究組和上海科技大學黃行許研究組合作完成。該研究通過單堿基編輯技術，構建了早發癲癇性腦病食蟹猴模型。該模型在基因、細胞、腦電活動(EEG)、行為、藥物幹預等方麵均再現了人類病患典型的臨床特征。該模型的建立為後續的疾病機理研究、幹預手段探索、藥物測試等提供了新工具。

        突觸前突觸融合蛋白結合蛋白1(STXBP1)對於神經遞質釋放至關重要。STXBP1基因雜合突變導致幼兒期的STXBP1腦病(STXBP-E)，主要症狀為智力障礙和癲癇。盡管利用小鼠模型開展的相關研究取得了進展，卻不能很好地模擬STXBP1-E患者中出現的嚴重癲癇發作和典型的抑製爆發腦電圖模式。由於非人類靈長類實驗動物在進化上與人類更為接近，研究團隊構建了具有STXBP1突變的食蟹猴模型。

        該研究利用胞嘧啶單堿基編輯器(A3A)和單精注射技術對STXBP1基因上的熱點突變R292H進行模擬，隨後運用靈長類胚胎輔助生殖技術將編輯後的胚胎移植到代孕猴子宮內，並獲得了2隻出生個體以及3隻流產猴。基因型鑒定和嵌合率分析結果顯示，出生猴的組織接近雜合突變，而流產猴組織接近純合突變，這些結果與STXBP1基因突變純合致死的報道一致。

        表型分析和行為觀察結果顯示，在排除肌陣攣(短暫的、抽搐的、類似休克的不自主運動)後，在兩隻出生猴上均觀察到局灶性癲癇和單側陣攣等典型的癲癇症狀。進一步的EEG研究發現，STXBP1突變猴的腦電具有典型的癲癇放電和爆發抑製性模式(suppression-burst EEG)。爆發抑製性腦電被廣泛認為是大腦深度失活的基本特征，常見於深度麻醉、體溫過低、昏迷和早發嬰兒腦病，這種腦電模式通常與不良預後相關。癲癇動物模型中，這些典型的爆發抑製性腦電模式是第一次被發現和報道。同時，研究還發現，STXBP1突變猴腦電中低頻振蕩頻率明顯高於野生猴，這種現象也見於嬰兒難治性癲癇的報道，被稱為嬰兒痙攣症。

        科研團隊對疾病猴進行了左乙拉西坦藥物的幹預和腦電水平的追蹤記錄。在給藥後，癲癇症狀和腦電模式均沒有明顯好轉。放電源(推測癲癇灶)主要集中在前額葉，偶爾會轉移到枕部區域，這也反映了當前藥物對難治性癲癇治療效果不佳。

        生化分析發現，R292H突變可以阻斷STXBP1蛋白與Syntaxin1蛋白的結合。STXBP1突變猴腦組織表現出明顯的SNARE複合物、STXBP1蛋白和Syntaxin1蛋白減少。上述結果說明STXBP1突變猴神經遞質釋放相關功能受到影響。為了進一步利用STXBP1突變猴模型，研究對一隻STXBP1突變猴的前額葉皮層取樣後開展了單細胞核轉錄組測序。結果顯示，最明顯的變化是STXBP1突變猴中ExN7神經元的數量和比例明顯降低，甚至消失。基因本體分析表明，這類神經元的發育受到影響，提示了特定神經元在疾病發生中可能存在的作用。該研究認真評估了單堿基編輯器在模型構建過程潛在的脫靶效應，結果顯示，盡管存在明顯的基於脫氨酶的隨機脫靶效應，但脫靶位點與模擬的疾病表型不相關。

        該研究首次利用單堿基編輯技術獲得了癲癇性腦病非人靈長類動物模型，並證明該模型可以更好地模擬人類癲癇性腦病，展示了非人靈長類動物模型在神經係統相關疾病研究中的優勢和前景。研究工作得到中科院、上海市、科技部及國家自然科學基金的支持。