
混亂的(de)圈養食蟹猴(hóu)遺傳組(zǔ)成
雖(suī)然小鼠是基礎研究中最常用的(de)實驗動物,但其通(tōng)常隻能反映(yìng)人類疾病發生的特定過程,而無法模擬人類疾病發生的全部生理和病理變化。而非人類靈長類動物不僅在基礎(chǔ)研究中發揮著重要作用,在轉化研究尤其是在生物(wù)製劑的毒理學研究中,通常是唯一能夠對新型生物治療(liáo)藥物產生藥理反應的實驗動物物種。因此,一些關鍵的人類藥物安全性相關評(píng)估(gū)數據多是從非人靈(líng)長(zhǎng)類毒理學模型研究中獲得的。
出於對使用非人靈長類更為嚴格的動物實(shí)驗倫理和經濟成本的考(kǎo)量,相關研究通常都追求使用最低(dī)限度的猴子數量。而在樣本量較少(shǎo)的情況(kuàng)下,為了減少(shǎo)組內個體(tǐ)間差異,選擇(zé)年齡、體重和遺傳背景一致的動物就顯得尤為重要。這其中年齡和(hé)體重一致很(hěn)容易做到,但遺傳背景的一致性卻很難做到,以致常被有意或無意地忽略掉。
與人類相似,遺傳變異也是同一物(wù)種內或不同物(wù)種之間藥物反應差異的基礎。如環氧合(hé)酶-2的抑(yì)製劑“塞來昔(xī)布”在使用比格犬開展藥物代謝實驗時,因不同犬隻(zhī)攜帶不(bú)同的細胞色素P450,而導致實驗組(zǔ)產生了顯著的代謝差(chà)異。又如包括Brown Norway和Wistar-Kyoto在內(nèi)的一些品係(xì)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(fǎ)代謝苯甲酸鹽(yán),因此無法(fǎ)被用在存在苯甲(jiǎ)酸鹽代謝產物的藥物臨床前實驗中。
由此可見(jiàn),遺傳背景的差(chà)異對實驗結果的影響是巨大的。經過多年的研究,遺傳背(bèi)景一致的(de)齧齒類實驗動物已經成為廣泛(fàn)共識並普遍應用,然而我們對非人靈長類實驗動物的遺傳組成卻並不清楚。以藥物研發臨床前(qián)試驗(yàn)使用(yòng)數量最多的非人靈長類實驗動物食蟹猴為例。該物種包括(kuò)9個亞種,自然分布於(yú)整個東南亞。少量食蟹猴在17世紀被歐洲殖民者帶到了毛裏(lǐ)求斯,並在當地建立了棲息地。由於東南亞多為島嶼(yǔ)國家,因此為不同(tóng)棲息(xī)地食蟹猴種群間(jiān)的獨立進(jìn)化(huà)提供了條件,導致(zhì)不同地(dì)區不同來(lái)源的(de)亞種間存在(zài)著廣泛的(de)遺傳差異,這種差異(yì)甚至體現在了外觀上,出現了體長、尾(wěi)長和(hé)毛色上的不同(tóng)。不僅如此,在泰國(guó)北部的食蟹猴和恒河(hé)猴的棲息地交叉處,還存在著因二者間雜交而出現(xiàn)的遺傳汙染(rǎn)問題。
雖然食蟹猴並非中國的本土物種,但自(zì)上個世紀90年代起,中國就已成為了實驗用食蟹猴的最大生產和出口國,2020年前,我國每年生(shēng)產和出口食蟹猴的數量占全球(qiú)使用食蟹猴總數的(de)60%以上。從來源上(shàng)看,上個世紀80年代末中國開始繁殖食蟹猴時(shí),主要是從馬來西亞、印度尼西亞和菲律(lǜ)賓引入的食蟹(xiè)猴(hóu),而(ér)2000年後則主要從柬埔(pǔ)寨和越南引入。然而,中國的各大食蟹猴養(yǎng)殖企業在開展食蟹猴繁育工作時(shí)卻並沒有將其來源地或遺傳組成納(nà)入考量。
在(zài)2017年一篇通(tōng)過(guò)對DNA進行(háng)基因分型來分析(xī)中國10個不同食蟹猴繁殖場來源的400隻食蟹(xiè)猴的來源和遺傳組成(chéng)的研究中,顯示所有被調(diào)查種群均表現(xiàn)出高(gāo)水平的遺傳(chuán)異質性。其中最值(zhí)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(qí)中最(zuì)低為5.4%,最高為47.8%,其中三隻食蟹猴基因中包含超過45%的恒河猴基因比例(lì),這一數值已經(jīng)非(fēi)常接近(jìn)雜交一代理論上50%的比例。而在野外食蟹猴群(qún)體中,雖然(rán)也存在與恒河猴雜(zá)交並導致了恒河猴基因組的(de)引入的情況,但經過多個世代的自然回交稀(xī)釋(shì),其食蟹猴中所含恒河猴基(jī)因(yīn)組(zǔ)的比(bǐ)例已(yǐ)經不到0.1%。圈養食蟹猴和野生食蟹猴之間迥異的恒河猴基(jī)因比例,說明來自(zì)中(zhōng)國企業的食蟹猴的一些(xiē)雜交可能(néng)是近期發生的,並且在相應的食(shí)蟹(xiè)猴種群內進行了回交。
那麽這種遺傳組成上的差異是否確實對實驗結果(guǒ)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。由於食蟹猴和恒河猴之間的遺(yí)傳差異(yì)會導致它們對某些瘧疾寄生蟲的易感性存在差異,如食蟹猴對諾(nuò)氏瘧原蟲(P. knowlesi)通常表現為輕微、慢性且非致命的感染,而在實驗性誘導感染諾氏瘧原蟲的(de)恒河猴則表現更為嚴重且致命。此外,食蟹猴瘧原蟲(P. cynomolgi)感染在恒河猴中(zhōng)的嚴重(chóng)程度相對諾氏瘧原蟲更高。通過(guò)分(fèn)析調研種群的瘧原蟲感染情況,研究人員發現食蟹猴中恒河猴基(jī)因比例與食蟹猴瘧原蟲(chóng)感染發生率之間存在強正相關,即(jí)含恒河猴基因比例(lì)越高的食蟹猴,其食蟹猴瘧原蟲感染率也越高。
除(chú)此之外,不同地理來源的食蟹(xiè)猴在血液生理生化指標(biāo)上也存(cún)在著差異。如與毛(máo)裏求斯起源的食蟹猴相比,柬埔寨、中國和/或越南起源的(de)食蟹猴紅細胞計數偏(piān)低,而(ér)絕對網織紅細胞計(jì)數、平均紅細胞體積(MCV)、平均(jun1)紅細胞血紅蛋白含(hán)量(MCH)和(hé)平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)則偏高。與毛裏求斯、中國或柬埔寨(zhài)起源的食蟹猴相比,越南起源的食蟹猴在(zài)凝血酶原時間(PT)上顯著縮短,穀氨酸脫(tuō)氫酶(GLDH)活性較低(dī)。另,不同(tóng)地理起源的食蟹猴攜帶著不(bú)同的主要組織相容性(xìng)複合體,顯然會導致免疫功能上的差異。
上(shàng)述例子說明了遺傳組成上(shàng)的不同會對會食蟹(xiè)猴的生物功能產生廣泛影響。然而,雖然已經有了多種先進且應用廣泛的遺傳檢測(cè)和追蹤技術,但這(zhè)些技術在實驗猴種群上的(de)應用仍然少之又少,而關於實驗猴種群在遺傳組成(chéng)上的差異仍然是一個有待揭開的盲盒。