2022年3月23日，《Molecular Therapy》期刊在線發(fā)表了題為《Base-edited Cynomolgus Monkeys mimic core symptoms of STXBP1 encephalopathy》的研究論文。該研究主要由中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心、中國科學院靈長類神經(jīng)生物學重點實驗室孫強研究平臺、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(shù)，成功構(gòu)建了早發(fā)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、藥物干預等方面都再現(xiàn)了人類病患典型的臨床特征。該模型的建立也為后續(xù)的疾病機理研究、干預手段探索、藥物測試等提供了新的工具。
突觸前突觸融合蛋白結(jié)合蛋白1（STXBP1）對于神經(jīng)遞質(zhì)釋放至關(guān)重要。STXBP1基因雜合突變會導致幼兒期的STXBP1腦?。⊿TXBP-E），主要癥狀為智力障礙和癲癇。盡管利用小鼠模型開展的相關(guān)研究取得了諸多進展，但卻不能很好地模擬STXBP1-E患者中出現(xiàn)的嚴重癲癇發(fā)作和典型的抑制爆發(fā)腦電圖模式。由于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(gòu)建了具有STXBP1突變的食蟹猴模型。
該研究首先利用胞嘧啶單堿基編輯器（A3A）和單精注射技術(shù)對STXBP1基因上的熱點突變R292H進行模擬，隨后通過靈長類胚胎輔助生殖技術(shù)將編輯后的胚胎移植到代孕猴子宮內(nèi)，并獲得了2只出生個體，以及3只流產(chǎn)猴?；蛐丸b定和嵌合率分析結(jié)果顯示：出生猴的組織接近雜合突變，而流產(chǎn)猴組織接近純合突變，這些結(jié)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(jié)果顯示：在排除了肌陣攣（短暫的、抽搐的、類似休克的不自主運動）后，在兩只出生猴上都觀察到了局灶性癲癇和單側(cè)陣攣等典型的癲癇癥狀。進一步的EEG研究發(fā)現(xiàn)，STXBP1突變猴的腦電具有典型的癲癇放電和爆發(fā)抑制性模式（suppression-burst EEG）。爆發(fā)抑制性腦電被廣泛認為是大腦深度失活的基本特征，常見于深度麻醉，體溫過低，昏迷和早發(fā)嬰兒腦病，這種腦電模式通常與不良預后相關(guān)。在癲癇動物模型中，這些典型的爆發(fā)抑制性腦電模式是第一次被發(fā)現(xiàn)和報道。同時，研究團隊還發(fā)現(xiàn)STXBP1突變猴腦電中低頻振蕩頻率明顯高于野生猴，這種現(xiàn)象也見于嬰兒難治性癲癇的報道中，被稱為嬰兒痙攣癥。
研究團隊隨后對疾病猴進行了左乙拉西坦藥物的干預和腦電水平的追蹤記錄。遺憾的是在給藥后，癲癇癥狀和腦電模式都沒有明顯的好轉(zhuǎn)。放電源（推測癲癇灶）主要集中在前額葉，偶爾會轉(zhuǎn)移到枕部區(qū)域，這也反映了當前藥物對難治性癲癇治療效果不佳。
研究人員通過生化分析發(fā)現(xiàn)R292H突變可以阻斷STXBP1蛋白與Syntaxin1蛋白的結(jié)合。STXBP1突變猴腦組織表現(xiàn)出明顯的SNARE復合物、STXBP1蛋白和Syntaxin1蛋白減少。上述結(jié)果說明STXBP1突變猴神經(jīng)遞質(zhì)釋放相關(guān)功能受到了影響。為了進一步利用STXBP1突變猴模型，研究人員對一只STXBP1突變猴的前額葉皮層取樣后開展了單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序。結(jié)果顯示，最明顯的變化是STXBP1突變猴中ExN7神經(jīng)元的數(shù)量和比例明顯降低，甚至消失?；虮倔w分析表明，這類神經(jīng)元的發(fā)育受到影響，提示了特定神經(jīng)元在疾病發(fā)生中可能存在的作用。該研究也認真評估了單堿基編輯器在模型構(gòu)建過程潛在的脫靶效應，結(jié)果顯示：盡管存在明顯的基于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(guān)。
該研究首次利用單堿基編輯技術(shù)獲得了癲癇性腦病非人靈長類動物模型，并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(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病研究中的優(yōu)勢和前景。
中科院腦智卓越中心博士后陸宗陽，博士研究生何思婷和莊凌，博士后姜建為論文共同第一作者。中科院腦智卓越中心孫強研究員、劉真研究員和上海科技大學的黃行許研究員為該論文的共同通訊作者。本課題還得到了腦智卓越中心熊志奇研究員、張洪鈞研究員以及北京生命科學研究所曹鵬研究員的建議和指導。在論文撰寫過程中得到了腦智卓越中心學術(shù)主任蒲慕明院士給予的指導。本工作得到了中科院、上海市、科技部及基金委的項目支持。
標簽： 早發(fā)癲癇性腦病
