基于病毒介导基因编辑的孤独症非人灵长类模型建立及神经环路研究

Autism is a neurodevelopmental disorder characterized by problems with social interaction, verbal and nonverbal communication and pervasive developmental disorders (PDD), which seriously affects the physical and mental health of children. The prevalence of autism has gradually risen in recent years, and it has become a common mental disorder which cannot be ignored in global medicine world. In this project, we plan to inject Adeno-Associated Virus (AAVs) with CRISPR/Cas9 directly into autism-related brain areas that mutate MeCP2 gene and develop a genetic engineering autism model in adult macaque and marmoset. By using the various behavioral and cognitive test paradigms, we are able to evaluate the clinical changes of the MeCP2-mutation macaque and marmoset. We hope to build an autism model in primates that can simulation the core symptom of autism, such as social dysfunction, restricted interests and rigid repetition behavior, based on this new method. Furthermore, we will use in vivo fiber imaging and optogenetic technology to revealing changes in the neural circuit in the MeCP2 gene knockout primates, and study the pathogenesis of neural circuit mechanism of autism. All of these will be of great significance to the study of pathogenesis and clinical intervention of this disease.

孤独症谱系障碍(ASD)是一类严重影响儿童身心健康的神经发育性精神疾病。患者具有社交障碍、语言发育障碍及广谱性发育障碍等症状。ASD患病率近年来逐渐攀升，已成为各国医学界不可忽视的一类常见精神疾病。本申请拟采用向成年猕猴及狨猴脑内社交行为与社交记忆相关脑区直接注射携带基因编辑工具SaCas9的腺相关病毒来诱导ASD相关基因MECP2突变的方法来建立ASD的基因工程猕猴及狨猴模型，进而通过行为学检测观察MECP2基因突变后，猕猴与狨猴出现的临床症状，再结合多种社交行为与认知范式检测，建立模拟社交沟通障碍与重复刻板行为等ASD核心症状的基因操控猕猴与狨猴动物模型。本申请还计划采用在体脑内光纤成像与光遗传学技术等，在灵长类大脑中研究ASD基因突变引起的神经环路变化，进一步研究ASD发病的神经环路机制，对于ASD的机理与临床干预研究将具有重要的意义。

孤独症/孤独症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder, ASD）是一类严重影响儿童身心健康的神经系统发育性疾病。目前针对于该疾病的猕猴模型主要集中于胚胎转基因技术，但该技术存在成模时间长、成功率低以及嵌合体等问题，在此项目中我们采取脑区直接注射AAV病毒的方法来探索快速建模的可行性。 我们设计、构建和包装了一批能够在成体猕猴与成年狨猴脑内有效编辑MECP2基因的AAV病毒。利用行为学及无损影像学筛查，筛查出一批能够用于该实验的基因编辑组猕猴及对照组猕猴。我们发现：（1）基因操作组猕猴在猴群中主动社交的时间和频率下降，攻击行为减少，屈服次数上升。（2）基因操作组猕猴在猴群中日间活动量降低，夜间深睡眠及总睡眠时间显著减少，浅睡眠及清醒时长增加，睡眠呈片段化改变，这些改变同ASD患者十分类似。（3）在单笼测试中我们发现基因操作组猕猴视觉跟随能力在基因编辑后下降。（4）在主动躲避实验中，猕猴逃离噪音源的时间增加。（5）我们发现猕猴在基因操作后社交奖赏系统出现障碍。最后，我们发现注射病毒均在猕猴目标脑区高效表达，表达病毒的细胞内MECP2蛋白显著降低。以上实验结果证明我们成功构建了第一例基于脑区快速转基因的ASD猕猴模型，充分完成了计划中所承担的任务。