
混亂的圈養食蟹猴遺傳組成
雖然(rán)小鼠是基礎研究中最常用的實驗動物,但其通常隻能反映人(rén)類疾病發生的特定(dìng)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(fēi)人類靈長類動物不僅在基礎研究(jiū)中發揮著重要作用,在轉化研究尤其是在生物製劑的毒理學研究(jiū)中,通(tōng)常是唯一能夠對新型生物(wù)治療藥物產生(shēng)藥理反應的實驗動物物(wù)種。因此,一些關鍵的人類藥物安全性相(xiàng)關評估(gū)數據(jù)多是從非人靈長(zhǎng)類毒理學模型研究中獲(huò)得的。
出於對使用非人靈長類更為嚴格的動物實驗倫理和經濟成本的(de)考量,相關研究通常都(dōu)追求使(shǐ)用最(zuì)低限度(dù)的猴子數量。而在樣本量較少的情況下(xià),為了減少組(zǔ)內個體間差異,選擇年齡、體重和遺傳背景(jǐng)一致的動物就顯得尤為重要。這其中年齡和體重一致很容易做到,但遺傳背景的一致性卻很難做(zuò)到,以致常(cháng)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種(zhǒng)內或不同物種之間藥物反應差異的基(jī)礎。如環氧合酶-2的抑製劑“塞來昔布”在使用比格(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(dǎo)致實驗組產生了顯著的代謝差異。又如包括Brown Norway和Wistar-Kyoto在內的一些品係的大(dà)鼠因缺失UDP葡萄糖醛酸轉移(yí)酶2b(Ugt2b)基因而導致其無法代謝苯甲酸鹽,因此無(wú)法被用在存在苯甲酸(suān)鹽代謝產物的藥物臨床前實驗(yàn)中。
由此可見,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,遺傳背景一致的齧齒類實驗動物已經成為廣(guǎng)泛共識並普遍應用,然而我(wǒ)們(men)對非人靈長類實驗動物的遺傳組(zǔ)成卻並不清楚。以藥(yào)物研發臨床前試驗使用數量最多(duō)的非(fēi)人靈長類實驗動物食蟹猴為例。該物種包括(kuò)9個亞種,自然分布於整個(gè)東南亞。少量食蟹猴在17世紀被(bèi)歐洲殖民者帶到了毛裏求斯,並在當地建立了棲息地。由於東南亞(yà)多為島嶼國家,因此為不同棲息地食蟹猴種群間的獨立進化提供了條件(jiàn),導致不同地區不同來源的(de)亞(yà)種間(jiān)存(cún)在著(zhe)廣泛的遺傳差異,這種差異甚至體現在了(le)外觀上,出現了體長、尾長和毛色上的不同。不僅如此,在泰國北部的食蟹猴和恒河猴(hóu)的棲息(xī)地交叉處,還存在著(zhe)因二者間雜交而出現的遺傳汙染問題(tí)。
雖然食蟹猴並非中國的本土物種,但自上個(gè)世紀90年代起(qǐ),中國就(jiù)已成為了實驗用食蟹猴的最大生產和出口國,2020年(nián)前,我國每(měi)年生產和出口食蟹猴(hóu)的數量占全球使用食蟹猴總數的60%以上(shàng)。從來源上看,上個世紀80年代末中國開始(shǐ)繁殖食蟹猴時(shí),主要是從馬來西亞、印度尼西亞和(hé)菲律賓引入的(de)食蟹猴,而2000年後則主(zhǔ)要從(cóng)柬埔寨和越南引入。然而,中(zhōng)國的各大食蟹猴養殖企業在開展食蟹猴繁(fán)育工作時(shí)卻並沒有將其來源地或遺(yí)傳組成納入考量。
在2017年一篇通過對DNA進行基因分型來分(fèn)析中國10個(gè)不同食蟹猴繁殖場來源(yuán)的400隻(zhī)食蟹猴的來源和遺(yí)傳組成的研究中,顯示所有被調查種群均表現出高水平的(de)遺傳異質性。其中(zhōng)最值得注意的是,這些樣本中含有恒河猴基因比(bǐ)例的(de)平均值(zhí)約為17%,其中最低為5.4%,最高為(wéi)47.8%,其中三(sān)隻食蟹猴基因中包含超過45%的恒河猴(hóu)基因比例,這一(yī)數值已經非常(cháng)接(jiē)近(jìn)雜交一(yī)代理論上50%的比例。而在(zài)野外食蟹猴群體中,雖(suī)然也存(cún)在與(yǔ)恒河猴雜交並導致了恒河猴(hóu)基因組的引入的情況,但經過多個世代的自然回交稀釋,其食(shí)蟹猴中所(suǒ)含恒河猴基因組的比例已經不到0.1%。圈養(yǎng)食蟹猴和野生食蟹猴之間迥異的恒河猴基因比例,說明來自中國企業的食蟹猴的一些雜交可能是近期發生的,並且在相應的食蟹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帶來了影(yǐng)響呢?上文提到的(de)文章中同時(shí)跟蹤了(le)所調研種群的瘧原蟲感(gǎn)染情況。由於食蟹猴和恒河猴之(zhī)間的遺傳差異會導致它們對某些瘧(nuè)疾寄生蟲的易感性存在差異,如食蟹猴(hóu)對諾氏瘧原蟲(chóng)(P. knowlesi)通常表現為輕微、慢性且非致命的感染(rǎn),而在實驗性誘導感染諾氏瘧原蟲的恒河猴則表(biǎo)現更為嚴重且致命。此外,食蟹猴瘧原蟲(chóng)(P. cynomolgi)感染在恒河猴中(zhōng)的嚴重程度相對諾氏瘧原蟲更高。通過分析調研種群的瘧原蟲感染情(qíng)況,研究人員發現食蟹(xiè)猴中恒河猴基因比例與食蟹猴瘧原蟲感染發生率之間存在強正相關,即(jí)含恒河猴基因比例越高(gāo)的食蟹猴,其食蟹猴瘧原蟲感染率也越高。
除此之外,不同地理來源的食蟹猴(hóu)在血液生理生化指標(biāo)上也存在著差異。如與毛裏求斯(sī)起源的食(shí)蟹猴相比,柬(jiǎn)埔(pǔ)寨、中國和/或越(yuè)南起源的食蟹猴紅細胞計數偏(piān)低,而絕對(duì)網織紅細胞計數、平均紅細胞體積(MCV)、平均紅細胞血紅蛋白含量(MCH)和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(pǔ)寨(zhài)起(qǐ)源的食蟹猴相比,越南起源的食蟹猴在凝血酶原時間(jiān)(PT)上顯著縮短,穀氨(ān)酸脫(tuō)氫酶(GLDH)活性(xìng)較低(dī)。另,不同地理起源的食蟹猴攜帶著不同的(de)主要組織相容性複合體,顯然會導致免疫功能上的差異。
上述(shù)例(lì)子說明(míng)了遺傳組成上的不同會(huì)對會食(shí)蟹猴的生物功能產生廣泛影響。然而(ér),雖然已經有了多種先進且應用廣(guǎng)泛的遺傳檢(jiǎn)測和追蹤技術,但(dàn)這些技術在(zài)實驗猴(hóu)種群上的應用仍(réng)然少之又(yòu)少,而(ér)關於實驗猴種群在遺傳組成上的差異仍然是一個有(yǒu)待(dài)揭開的盲盒。