世界上第一个永久性的新生儿糖尿病犬模型

2月2日，记者从中国科学院广州生物医药与健康研究所(以下简称广州生物所)获悉，该所与北京中谷生物技术有限公司合作，利用单碱基编辑器对葡萄糖激酶进行点突变，成功培育出全球首个永久性新生儿糖尿病犬模型。相关研究最近在《细胞发现》在线发表。广州生物研究所研究员赖、北京华谷生物股份有限公司董事长为论文共同作者，王、梁、为共同第一作者。

糖尿病是仅次于心血管疾病和肿瘤的第三大疾病。目前，世界上有4亿多糖尿病患者，中国有1亿多糖尿病患者。其中，部分病例发生在新生儿期，是由与胰岛素分泌细胞功能相关的基因突变引起的遗传性糖尿病所致。

“葡萄糖激酶(GCK)是葡萄糖代谢过程中的第一限速酶，也是葡萄糖浓度受体，对调节血糖浓度起关键作用。”据相关研究人员介绍，GCK基因突变在青少年糖尿病中占很大比例，且多为单核苷酸突变。纯合或复合杂合突变可导致GCK蛋白完全失活，患者表现为永久性新生儿糖尿病。临床症状包括出生第一天高血糖，伴有生长缓慢，患者需要注射外源性胰岛素维持生命才能存活。

研究人员首次尝试使用单碱基编辑器对犬GCK基因进行突变，使GCK基因上的CAG密码子完成从C到T的转化，从而引入终止密码子，提前停止GCK的翻译，使GCK蛋白完全失活。其过程是从供体犬获得受精卵，借助显微操作系统，将体外转录的碱基编辑mRNA和sgRNA注射到受精卵中，然后将注射的受精卵移植到代孕犬的输卵管中，使其在体内继续成熟并分娩。

本实验共移植受精卵56枚，出生幼犬17只，获得GCK基因编辑犬4只，其中纯合突变3只，嵌合体1只。GCK基因点突变的幼犬出生时表现为高血糖，生长缓慢。如果不注射外源性胰岛素，新生犬将在两周内死亡。如果出生后第一天注射胰岛素，新生犬血糖浓度趋于正常水平，可以长期存活。同时，与未经处理的幼犬相比，新生犬的体重也有了很大程度的恢复。

通过对RNA测序结果的GO富集分析，研究人员发现，注射外源性胰岛素的永久性新生儿糖尿病模型犬，可以促进脂质和脂肪酸的代谢，使犬的生理指标保持在相对正常的水平，延长其存活时间，这与人类永久性新生儿糖尿病的症状一致。

“获得能够准确模拟人类疾病的动物模型，对于研究疾病的发病机制和开发新的治疗方法具有重要意义。狗是杂食性动物，在代谢、生理、生活习惯和解剖特征上都与人类非常接近，是研究人类糖尿病的理想动物模型。”赖亮的理论。据悉，该单碱基基因编辑犬将为研究人类新生儿糖尿病发病机制、开发药物治疗、干细胞治疗、基因治疗等新的治疗方法提供理想的动物模型。