2023年5月10日，《The Innovation》期刊發(fā)表了題為《Cynomolgus-rhesus hybrid macaques serve as a platform for imprinting studies》的研究論文，該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）孫強(qiáng)研究組、劉真研究組和中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所王光中研究組合作完成。該研究構(gòu)建了恒河猴-食蟹猴雜交猴，建立了適用于雜交猴的數(shù)據(jù)分析流程，證明了雜交猴在分析等位特異的表達(dá)（allele-specific expression，又稱ASE基因）上的優(yōu)勢，并通過雜交猴策略得到了腦組織中的ASE基因圖譜。隨后，通過和多組人類疾病相關(guān)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聯(lián)合分析，揭示了ASE基因與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在關(guān)聯(lián)性。 

　　圖1 雜交猴策略的建立和ASE基因的鑒定。 

　　左上，通過食蟹猴和恒河猴雜交獲得雜交猴；右上，利用雜交猴可以分析不同腦區(qū)的ASE基因；右下，大量ASE基因和基因簇被鑒定；左下，ASE基因和疾病的關(guān)聯(lián)分析揭示了主要基因調(diào)控模塊。 

　　    基因組印記作為一種表觀遺傳機(jī)制可以使被調(diào)控的基因產(chǎn)生單等位特異的表達(dá)（ASE基因），表達(dá)的單等位基因可能來自父親，也可能來自母親。目前，已有多種疾病被報(bào)道與印記基因功能紊亂有關(guān)，例如天使綜合征。時(shí)至今日，印記基因早已不再特指傳統(tǒng)意義上的單等位表達(dá)的基因，廣義上的印記基因包括所有的兩條等位基因的表達(dá)水平存在差異的基因。因此，在鑒定ASE基因的過程中區(qū)分轉(zhuǎn)錄本來源（父本或母本）就成為了關(guān)鍵。 

　　    在小鼠研究中科學(xué)家率先建立了一套高效、可靠的方法來區(qū)分轉(zhuǎn)錄本的來源。通過交配不同遺傳背景的小鼠獲得的后代具有更復(fù)雜的遺傳背景，這些小鼠的轉(zhuǎn)錄本攜帶更多的單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)。通過將這些SNP位點(diǎn)和父母本的基因組進(jìn)行比對就可以獲悉每條檢測到的轉(zhuǎn)錄本的來源。盡管這種雜交的方法在小鼠研究中被廣泛的使用，但尚未擴(kuò)展到靈長類的研究中。非人靈長類或人類的ASE檢測只能依賴于大量的組織樣本檢測（100-600個(gè)樣本）或體外實(shí)驗(yàn)（胚胎細(xì)胞或干細(xì)胞）。研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建了雜交猴，這些雜交猴表現(xiàn)出了介于恒河猴和食蟹猴之間的外觀，最典型的就是體型和尾長。通過全基因組SNP的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)雜交猴的有效SNP（可區(qū)分父母本的SNP）顯著高于單一遺傳背景的猴。這些SNP可以定位到更多的基因，意味著利用雜交猴策略可以像雜交鼠一樣用于組織的ASE基因檢測。 

　　    最終的結(jié)果也驗(yàn)證了雜交猴策略的可靠性。研究團(tuán)隊(duì)建立了適用于雜交猴的分析流程，檢測到了353個(gè)腦組織中的ASE基因，且位置相近的ASE基因可以組成基因簇。這些結(jié)果說明雜交猴策略可以被用來繪制準(zhǔn)確的ASE基因圖譜。隨后，通過和多組人類疾病相關(guān)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聯(lián)合分析，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)腦組織的ASE基因與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有強(qiáng)相關(guān)性。在所有分析的基因中，NRXN1和NRXN3基因十分突出，提示這兩個(gè)自閉癥相關(guān)的基因可能是通過印記失調(diào)參與疾病發(fā)生的。 

　　    雜交猴策略首次實(shí)現(xiàn)了靈長類在體ASE的鑒定，展現(xiàn)出了高效和準(zhǔn)確的特點(diǎn)。既排除了利用細(xì)胞鑒定時(shí)ASE基因代表性差的問題，也沒有消耗大量資源。理論上，雜交猴可以對全發(fā)育階段的所有組織進(jìn)行ASE的鑒定，這為研究印記基因提供了新的工具。 

　　    中科院腦智卓越中心陸宗陽博士、中科院上海營養(yǎng)與健康研究所李杰博士研究生，中科院腦智卓越中心陸勇為該論文共同第一作者。該研究得到科技部、基金委、中科院、上海市和博士后基金委的資助。