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混亂的圈養食蟹猴遺傳組成
雖然小鼠是基礎研究中最常用的實驗動物,但其通常(cháng)隻能反映人類(lèi)疾病發生的特定過(guò)程,而無(wú)法模擬人類疾病發生的全部生理和病理變化。而非人類靈長類(lèi)動物不僅在基礎研究中發揮著重要作用(yòng),在轉化研究尤其是在生物製劑的毒理學研究中,通常是唯一(yī)能夠對新型生物(wù)治療藥物產生藥理反應的實驗動物物種。因此,一(yī)些關鍵的人類藥(yào)物安全性相關評(píng)估數據多是從非人靈長類毒理學模型研究中獲得的(de)。
出於對使用非人靈長(zhǎng)類更為嚴格的動物實驗倫理和經(jīng)濟成本(běn)的考量,相關研究通常都追求使用最低限度的猴(hóu)子數量。而在樣本量(liàng)較少(shǎo)的(de)情況(kuàng)下(xià),為了減(jiǎn)少組(zǔ)內個體間差異,選擇年齡、體重和遺傳背景一致的動物就顯得尤為重要。這其中(zhōng)年齡和體重一致(zhì)很容易做到,但遺傳背景的一致性卻很難(nán)做到,以致常被有(yǒu)意或無意地忽略掉。
與人類相似,遺傳變異也是同一物(wù)種內或不(bú)同物種之間藥物反應差異的基礎。如環氧合酶-2的抑製劑“塞來昔布”在使用比(bǐ)格(gé)犬開展藥物代謝實驗時,因不同犬隻攜帶不同的細胞色素P450,而導致實驗(yàn)組產生了顯著的代謝(xiè)差異。又如包括Brown Norway和Wistar-Kyoto在內的(de)一些品係的大鼠因缺失UDP葡萄糖醛酸轉移酶2b(Ugt2b)基因而導致其無法代謝苯甲酸(suān)鹽,因此無(wú)法被用在存在苯甲酸鹽代(dài)謝產物的藥物臨床前實驗中(zhōng)。
由此可(kě)見(jiàn),遺傳背景的差異對實驗結果的影響是巨大的。經過多年的研究,遺傳背景一(yī)致的齧齒類實驗動(dòng)物(wù)已經成(chéng)為廣泛共識(shí)並(bìng)普遍應用,然而我們對非人靈長類實驗動物的(de)遺(yí)傳組(zǔ)成(chéng)卻並不清楚。以藥物研發臨床前試驗使用數量最多的非人靈長類(lèi)實驗動物(wù)食蟹猴為例(lì)。該物種包括9個亞種,自然分布於整個東南亞。少(shǎo)量食(shí)蟹(xiè)猴在17世(shì)紀被歐洲殖民者帶到了毛裏求斯(sī),並在(zài)當地建立了棲息地。由於東南(nán)亞多為島嶼國(guó)家,因此為不同棲息地食蟹猴種群間的獨立(lì)進化提(tí)供(gòng)了條件,導致不同地區不(bú)同來源的亞種間存在著廣泛的遺傳差異,這種差異甚至體現在了外觀上,出現了體長、尾(wěi)長和(hé)毛色(sè)上的不同。不僅如此,在泰國北部的食蟹猴和恒河猴的棲息地交(jiāo)叉處(chù),還存在著(zhe)因二者(zhě)間雜交而出現的(de)遺傳汙染(rǎn)問題。
雖然食蟹猴並非中國的本土物種,但自上(shàng)個世紀90年代起,中國就已成為了實(shí)驗用食蟹(xiè)猴的最大生產和出口國,2020年前,我國每年生產和出口食蟹猴的數量(liàng)占全球使用食蟹猴總數(shù)的60%以上。從(cóng)來源上看(kàn),上個世紀80年代末中國開(kāi)始繁殖食蟹猴時,主要是從(cóng)馬來(lái)西亞、印度尼西亞和菲律賓引入的食蟹猴,而(ér)2000年後則(zé)主要從柬埔寨和越(yuè)南引入。然而,中國的各大食蟹猴養殖(zhí)企業在開(kāi)展食蟹猴繁育工作時(shí)卻並沒有將其來源地或(huò)遺傳組成納入考量。
在(zài)2017年一篇通過對DNA進行基因分型來(lái)分析中國(guó)10個不(bú)同食蟹猴(hóu)繁殖場來源的400隻食蟹猴的來源和遺(yí)傳組成的研究中,顯示所有被(bèi)調查種群均表現出高水平的遺傳異質性。其(qí)中最值得注意的是,這些樣本中含有恒河猴基因比例的平均值約為17%,其中最低(dī)為5.4%,最(zuì)高為47.8%,其中三(sān)隻食蟹猴基因中包含超過45%的恒河猴基因比例,這一數值已經非(fēi)常接近雜(zá)交一代理論上50%的比例。而在野外食蟹猴群體中,雖然也存在與恒河猴雜交並導致了恒河猴基因(yīn)組的引入的情(qíng)況,但經過多個世代的自然回交稀釋,其食蟹猴中所含恒河猴基因組的比例已經(jīng)不到0.1%。圈養食蟹猴和野生食蟹猴之間(jiān)迥異的恒河猴基因比例(lì),說明來自中國企業的食(shí)蟹猴的一些雜交可能是近期發生的,並(bìng)且在相應的食蟹猴種群內進行了回交。
那(nà)麽這種遺傳組(zǔ)成上的差異是否(fǒu)確實對實(shí)驗結果帶來了影響呢?上文提到的文章中同時跟蹤了所調研種群的瘧原蟲感染情況。由於食蟹(xiè)猴和恒河猴之間的遺傳差異會導致它們對某些瘧疾寄生蟲的(de)易感性存在差異,如食(shí)蟹(xiè)猴對諾氏瘧原蟲(P. knowlesi)通(tōng)常表現為輕微、慢性且非致命的感染,而在(zài)實驗性誘導感染諾氏瘧原蟲的恒河猴則表現更為(wéi)嚴重且致命。此外,食蟹猴瘧原蟲(P. cynomolgi)感染在恒河猴中的嚴重程度相對諾氏瘧原(yuán)蟲更高。通過分析調研種群的瘧原蟲感(gǎn)染情況(kuàng),研究人員發現食蟹猴中恒河猴基因(yīn)比(bǐ)例與食蟹猴(hóu)瘧原蟲感染發生率之間存(cún)在強正相關,即含(hán)恒河猴基(jī)因比例越高的(de)食蟹猴(hóu),其食蟹(xiè)猴瘧原蟲感染率也越高。
除此之外,不同地(dì)理來(lái)源的食蟹猴在血液生理生化(huà)指標上也存在著差異。如與毛裏求斯起源的食蟹猴相比,柬埔寨(zhài)、中國和/或越南起源的食蟹猴(hóu)紅細胞計數偏低,而絕對網織(zhī)紅細胞計數、平均紅細(xì)胞體積(MCV)、平均紅(hóng)細胞血(xuè)紅蛋白含量(MCH)和平均紅細胞血紅(hóng)蛋(dàn)白濃度(MCHC)則偏高。與毛裏求斯、中國或柬埔寨(zhài)起源(yuán)的食蟹猴(hóu)相比,越南起源(yuán)的食蟹猴在(zài)凝血酶原時(shí)間(PT)上顯著縮短,穀氨酸脫氫酶(GLDH)活性較低。另,不同地理起源的食蟹猴(hóu)攜帶著不同的主要組織相容性複合(hé)體,顯然會導致免疫功能上的差異。
上述例子說明了(le)遺傳組(zǔ)成上的不同會對會食蟹猴的生物功能產生廣泛影響。然而,雖然已經有了多種(zhǒng)先進且(qiě)應用(yòng)廣泛的遺傳檢測(cè)和追蹤技術,但這些技術在實(shí)驗猴種群上的(de)應用仍然少之又少,而關於實驗猴種群在遺傳組(zǔ)成上的差異仍然是一(yī)個有待揭開的盲盒。