科學家撬開自閉癥大門

　　仇子龍

　　就像突然打開一道門，光亮投進人們一直苦苦摸索的領(lǐng)域。一群猴子，成為科學家搬來攻打自閉癥的救兵。

　　最近，中科院上海生科院神經(jīng)科學研究所研究員、中國科學院大學博士生導師仇子龍帶著他的團隊，在世界上首次通過基因工程繁育出攜帶人類自閉癥基因的猴子。

　　在這種與人類非常接近的靈長類動物模型身上，更多關(guān)于自閉癥的研究將得以開展。

　　1月25日，研究成果刊發(fā)在《自然》雜志在線版。這份世界頂級學術(shù)期刊還為此舉辦了一場國際電話新聞發(fā)布會，參與報道的媒體包括《紐約時報》、路透社、BBC等。

　　在此之前，科學家在自閉癥領(lǐng)域爭執(zhí)、迷路、徘徊——沒人知道出口在哪里，但所有人都知道，一旦成功，全球數(shù)千萬孩子將有可能走出困境。

　　據(jù)美國疾病控制與預防中心統(tǒng)計，1975年，全美自閉癥譜系障礙的發(fā)病率為1/5000；截至2014年，這個數(shù)字變成了1/68。據(jù)估算，中國自閉癥患者可能超過1000萬，比兒童癌癥、糖尿病、艾滋病三者的總和還要多。

　　問題就出在大腦?？僧斞芯窟M入“3磅的宇宙”時，就再難有明確的方向——這個只有皮球大的器官，甚至比遼闊的太空更復雜、神秘。

　　“人們已經(jīng)知道自閉癥是由基因突變造成的，也清楚自閉癥的孩子到底表現(xiàn)出什么異常，但是基因的改變到底對應大腦哪個部分發(fā)生變化，始終是個黑箱。”這位30多歲的年輕科學家說，“我們的研究打開一扇門。門后有什么還需要探索，但已經(jīng)有了比較明確的方向。”

　　導致自閉癥的原因是基因突變，它們像形態(tài)各異的開關(guān)，控制著神經(jīng)突觸上的蛋白質(zhì)發(fā)生改變，人腦神經(jīng)元每個突觸上有上百種蛋白質(zhì)，要摸清楚這些“開關(guān)”到底如何工作，非常困難

　　在自閉癥緊鎖的“黑箱”前，仇子龍用來敲門的，是一個叫做MeCP2的基因。

　　2006年，仇子龍在美國加州大學圣迭戈分校神經(jīng)生物學系做博士后研究時，就開始與這種基因打交道，“它的脾氣秉性都知道”。

　　MeCP2也是瑞特綜合征的致病基因。這是一種會表現(xiàn)出一些自閉癥癥狀的罕見病，很長一段時間都被歸入自閉癥譜系障礙的大家族，致病基因的明確才讓這種病有了自己的名字和研究方向。

　　作為一個整天跟分子、細胞打交道的神經(jīng)生物學家，仇子龍過去對自閉癥并不了解。

　　第一次見到自閉癥的孩子，是在復旦大學附屬兒童醫(yī)院的一個康復中心。

　　“這些孩子怎么這么不聽話啊，明明跟他說不要哭，還是要在那兒哭。”仇子龍回憶當時，“不了解的人一接觸這些孩子心里很容易排斥。”

　　他還從電影《雨人》里認識過自閉癥患者：“雖然有些怪異，但都有特殊的才能。”隨著接觸數(shù)量的增長，他才發(fā)現(xiàn)，“只有少數(shù)人會這樣”，伴隨著更多人的，是痛苦和混亂。

　　一項數(shù)據(jù)顯示，自閉癥在我國0~6歲精神殘疾兒童致殘原因中居首位，達78%。這些孩子中的輕度患者，成年后生活難以自理，重度患者終生殘疾。讓仇子龍印象深刻的是湖北一名男子勒死了患有自閉癥的兒子。孩子剛剛5歲，那位父親說：“經(jīng)濟壓力太大了，要崩潰了。”

　　從上個世紀中期以來，試圖拯救這個群體的努力大都迷失在大腦復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡中。

　　2007年，美國科學家通過大量研究證實，基因突變是導致自閉癥的原因。后來，基因測序技術(shù)的發(fā)展又讓人們找到了數(shù)百種可能與自閉癥有關(guān)的基因突變。

　　錯綜復雜的神經(jīng)元在大腦中通過突觸連接，這些危險的基因突變就像是形態(tài)各異的開關(guān)，控制著突觸上的蛋白質(zhì)發(fā)生改變。找出救治生病大腦的出路，必須得摸清楚這上百個“開關(guān)”到底如何工作。

　　“人腦中有1012個神經(jīng)元，每個突觸上有上百種蛋白質(zhì)，要想知道到底哪個基因突變最終影響了神經(jīng)網(wǎng)絡，是非常困難的。”仇子龍告訴中國青年報記者。

　　MeCP2是這些復雜“開關(guān)”中的一個。2009年，完成博士后研究回國在中科院上海神經(jīng)所建立自己的實驗室時，仇子龍決定用猴子來模擬這個“開關(guān)”的工作原理。

　　“這種基因和自閉癥關(guān)聯(lián)非常強，男孩攜帶過多的MeCP2百分之百會出現(xiàn)自閉癥，它還影響其他自閉癥基因。”仇子龍說，“雖然現(xiàn)在關(guān)于自閉癥的上百種基因和它們的影響錯綜復雜，但是我們相信MeCP2是處于其中樞紐位置的一個重要基因。”

　　改造猴子要困難得多，加載MeCP2的慢病毒被提純到10~100倍濃度，把神秘的自閉癥基因注入食蟹猴的卵細胞，確保它們能遺傳給下一代

　　身形嬌小的食蟹猴在實驗室的籠子里焦躁地轉(zhuǎn)著圈，一刻也停不下來。一旦面對人的直視，它們就發(fā)出表現(xiàn)情緒緊張的叫聲。

　　此時，MeCP2基因開關(guān)已經(jīng)按下。這種位于X染色體上的基因，能和細胞內(nèi)的DNA結(jié)合，并且關(guān)閉這段DNA上的基因表達。

　　科學家們曾經(jīng)在小鼠的MeCP2基因前裝上由藥物控制的開關(guān)。關(guān)閉開關(guān)會讓小鼠患病，突然打開開關(guān)的結(jié)果則是死亡，只有緩慢而精準地控制這種基因的平衡，才能讓小鼠恢復健康。

　　“小鼠和人相差太大了。”仇子龍用手比劃著說，“人的大腦里有溝回，小鼠沒有；在神經(jīng)退行性疾病中，人的神經(jīng)元會死亡，小鼠模型的神經(jīng)元卻不會。”

　　通過人類的近親猴子來演示大腦的變化，是目前能夠搭建的一套最逼真的模型。2008年，美國科學家將亨廷頓舞蹈癥的基因注入了獼猴的基因組，制造了第一個人類腦部疾病的靈長類模型，轟動學界。

　　相比于改造老鼠，改造一只猴子要困難得多。為了確保自閉癥基因能在作為實驗對象的食蟹猴身上出現(xiàn)并遺傳給下一代，仇子龍團隊將加載MeCP2的慢病毒提純到了相當高的濃度，“比平常的病毒高10到100倍”。這種滅活的慢病毒像針管一樣，把神秘的自閉癥基因注入食蟹猴的卵細胞。

　　這還只是第一步，“猴子的繁殖要比小鼠復雜得多”。在第一次實驗中，改造的94個卵細胞，有53個發(fā)育成胚胎，最終注入母猴體內(nèi)，8個生命誕生。通過基因檢測，課題組確認誕生的這8只猴子都帶有人工注入的MeCP2基因，但是怎么判斷這些基因確實讓猴子表現(xiàn)出了自閉的癥狀，是一個更加艱巨的任務。

　　“之前沒有人知道猴子表現(xiàn)出來什么癥狀才算自閉癥，我們必須自己想辦法。”仇子龍說。他和復旦大學附屬兒科醫(yī)院合作，用串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)測量猴子血液中的代謝物，或是監(jiān)測猴子的腦電波，都沒有辦法把自閉癥的猴子區(qū)別出來。最后只能像觀察生病的孩子那樣，去觀察這些轉(zhuǎn)基因的猴子。

　　仇子龍把這項任務交給了他年輕的助理研究員李霄，跟他說了一句話：“這個研究不一定有結(jié)果，但它確實很重要。”

　　半個多世紀以來，自閉癥都屬于“一種神經(jīng)基礎(chǔ)還很不清楚的癥候群”。1998年，科學家認為，是錯誤注射疫苗，導致了自閉癥的產(chǎn)生。相關(guān)成果發(fā)表在大名鼎鼎的醫(yī)學類期刊《柳葉刀》上。但10年后，這一觀點被徹底推翻，《柳葉刀》雜志在2008年撤回了這篇文章。

　　混亂的科學解釋帶來的是混亂的治療手段。2014年發(fā)布的《中國自閉癥兒童發(fā)展狀況報告》顯示，從名字拗口的BNP數(shù)字生物神經(jīng)修復技術(shù)，到音樂療法、生物靶向，一些非主流療法在我國自閉癥的康復應用仍非常廣泛，高達52%~75%，越是病情嚴重的用得越多。

　　李霄也的確知道這項研究的重要性，但直到今天，他回憶起那段看猴子的日子，還是會不經(jīng)意皺起眉頭。

　　實驗的猴子，養(yǎng)在蘇州的西山島上，那是一個“沒有任何娛樂設施，一到晚上就漆黑一片的小鎮(zhèn)”。這位85后助理研究員第一次上島就一待7個月。

　　許多關(guān)于猴子的行為分析，都要靠攝像機錄下來，然后用電腦慢慢回看、分析。相關(guān)的音頻、視頻裝滿了整整1T（1024GB）的移動硬盤。最緊張的時候，李霄早上六七點起床趴在電腦前，一直分析到午夜時分。除了吃飯，幾乎沒挪窩。

　　“有一次真是看見電腦都想吐。”李霄說，“然后就去騎三四十公里的自行車，回來繼續(xù)分析。”

　　猴子中的一些已經(jīng)被送往神經(jīng)所，做詳細的磁共振腦成像，現(xiàn)在已經(jīng)看出了一些改變，如果明確這些改變，就像為治療找到了靶子

　　當李霄在西山島一個人盯著猴子的時候，位于中科院上海生科院的主戰(zhàn)場硝煙也不曾散去。

　　為了讓猴子的下一代盡快出現(xiàn)，課題組使用了精巢移植的方法，把雄性猴子的部分睪丸組織移植到裸鼠身上，并用激素促使睪丸早日成熟，提前取到成熟的精子，然后通過體外受精，孕育下一代。

　　但即使如此，投稿時，其他科研團隊還是搶了先機。

　　“這差點兒讓我們的論文被拒掉。”仇子龍回憶，“但是他們是去除掉動物體內(nèi)的MeCP2基因，我們是注入更多的基因，這在解釋自閉癥上價值是不一樣的。”

　　對于這項從2009年就開始、在高產(chǎn)的神經(jīng)所里打破了包括耗時最長、參與人數(shù)最多等多項紀錄的研究來說，這還只是它需要邁過的第一道坎。

　　《自然》雜志經(jīng)過漫長的審稿后，提出了一個相當“刁鉆”的審稿意見：“如何證明猴子大腦的MeCP2基因是人為注射的，而不是自然出現(xiàn)的？”

　　“我們當時曾解剖過一只自然死亡的猴子，但由于樣本保存得不好，所以效果不理想。”仇子龍說。實驗倫理審查又要求不能對猴子進行活體解剖，研究幾乎陷入僵局。

　　2014年底，飼養(yǎng)員突然報告，第二代猴子中的一只，出現(xiàn)了肌無力等癥狀，“估計可能救不活”。仇子龍這才向倫理委員會申請對猴子進行安樂死，在第一時間進行解剖，回答了審稿人的問題。

　　2015年12月14日，仇子龍最終收到了來自《自然》雜志的接收信。這位喜歡達利、愛看科幻的科學家在朋友圈感慨：“做了五年半，投稿兩年半，被《自然》拒過兩次后死里逃生，修了六輪。貌似打破了好多紀錄。”

　　研究引發(fā)的關(guān)注，同樣超過仇子龍的想象。除了《自然》等科學雜志的報道，有關(guān)這項研究的介紹和評述登上了《紐約時報》。在微博上，他還經(jīng)常收到自閉癥孩子家長發(fā)來的私信。

　　“這項研究進行到什么程度了？如果有需要，我們的孩子可以報名參加實驗。”

　　即使新年馬上就要到來，課題組的人還是在實驗室不停地穿梭。

　　“因為小猴子在不斷長大，只有繼續(xù)記錄和分析它們的行為才能讓數(shù)據(jù)更精確。”在生科院寂靜的院子里，李霄說。他甚至感覺，幾年的觀察之后，和那些實驗的猴子有了感情，“不用編號就能把他們分辨出來。” 

    這些猴子還肩負艱巨的任務。其中一些已經(jīng)被送往神經(jīng)所腦成像平臺，做詳細的磁共振腦成像，“分析自閉癥猴子的大腦到底發(fā)生了什么改變”。

　　“每次腦成像都要花一個小時的時間，這對于自閉癥患者來說幾乎是不可能的。”仇子龍有些激動地說，“而且現(xiàn)在已經(jīng)看出了一些改變，正在進行分析。”

　　在仇子龍看來，用動物模型篩選有效的藥物可能是一個漫長的過程，但如果明確了基因會給大腦的哪些部位帶來改變，就像為治療找到了靶子。研究者或許可以嘗試給自閉癥孩子的病變部位用磁場或者電流進行刺激，如同用深腦電刺激治療帕金森患者那樣，“就好像晨曦出現(xiàn)了”。（記者 陳卓）