日本科学家率先在灵长类动物中进行非病毒基因递送

长期以来，非人类灵长类动物的基因工程一直受到基于病毒的基因递送方法需求的限制。最近，日本的研究人员成功地使用非病毒系统将转基因（即人工插入生物体的基因）引入食蟹猴，这是一种与人类密切相关的灵长类动物。该论文发表在《自然通讯》杂志上

小鼠等小动物模型不能完全复制人类疾病的复杂性，特别是在传染病和神经精神疾病等领域。这种局限性使非人类灵长类动物成为生物医学研究的重要模型

然而，对这些灵长类动物进行基因改造一直具有挑战性。例如，传统的基于病毒的方法需要专门的遏制设施，并且在病毒可以携带的转基因大小方面受到限制。此外，这些方法不允许在植入前精确选择改良胚胎

为了克服这些挑战，研究小组寻求一种替代使用病毒携带转基因的方法，而不是选择非病毒piggyBac转座子系统。转座子是可以在基因组内改变位置的DNA序列，是基因工程中基因转移的宝贵工具，因为它们可以将遗传物质稳定地整合到宿主的DNA中

与传统的基于病毒的方法相比，piggyBac转座子系统具有几个优势，包括在可以携带的转基因大小方面具有更大的灵活性，以及在早期胚胎阶段确认成功修饰的能力。这允许在植入前进行更有效的胚胎筛查，增加了生产具有所需特征的转基因动物的可能性

利用这种方法，研究小组成功地产生了转基因食蟹猴，标志着基因工程的重大进步。在由此产生的食蟹猴中，荧光报告基因得到了广泛的表达（即基于遗传信息产生荧光报告蛋白）。红色荧光蛋白定位于细胞膜，绿色荧光蛋白定位在细胞核

在所有检查的组织中都证实了表达，包括生殖细胞，这表明转基因是稳定引入的。这些发现表明，piggyBac转座子系统在创造转基因灵长类动物方面具有巨大的潜力，这些灵长类动物可用于以传统啮齿动物模型无法复制的方式研究人类疾病

虽然转基因整合模式在不同组织中是一致的，但表达水平各不相同。这种可变性强调了未来应用中需要根据靶组织仔细选择启动子——开启和关闭特定基因的DNA调控区域。例如，OCT3/4和DDX4等基因在生殖细胞谱系分化中起着重要作用，而SYN1和THY1则参与神经元谱系分化

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通过为特定组织选择合适的启动子，研究人员可以微调基因表达以达到预期效果，这是推进疾病研究遗传模型的重要一步

“我们的研究代表了基因工程领域的一个里程碑，”领导该项目的Tomoyuki Tsukiyama博士解释道。“我们的方法为将转基因引入非人类灵长类动物提供了一种实用有效的方法，我们希望这将为复杂的人类疾病提供新的见解。”

展望未来，该团队计划扩大该系统的应用范围，包括多重基因表达和精确的转基因控制，从而建立更复杂的遗传模型。此外，研究人员正在探索将基因如何开启和关闭的表观遗传数据整合到他们的工作中的潜力，以便更好地了解基因表达如何在分子水平上受到调节

通过改进这些技术，研究人员旨在探索啮齿动物模型中仍然无法获得的疾病机制，并最终提高我们对人类复杂健康状况的理解 More information: Masataka Nakaya et al, Non-viral generation of transgenic non-human primates via the piggyBac transposon system, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57365-w

Journal information: Nature Communications