CRISPR 基因編輯致倉鼠出現意料之外行為

CRISPR-Cas9 基因編輯技術可非常精確地改變遺傳編碼,因此能治癒一些遺傳疾病和修復遺傳缺陷。學界過去都認為改變極少部份基因,不會造成行為上的變化。不過,最新刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS) 》的研究顯示,在倉鼠上的測試可能出現出乎意料的影響。

團隊以 CRISPR 技術移除了倉鼠作用在抗利尿激素 (vasopressin) 的 Avpr1a 受體,前者與社會行為有關,例如合作、交流、支配和攻擊。如無 Avpr1a 受體,團隊原預計倉鼠的社交和攻擊性行為會減少。

然而,相反的情況發生:無 Avpr1a 受體的倉鼠表現出更高水平的社交溝通和攻擊性。攻擊性的典型性別差異也消失了,兩性倉鼠對其他同性個體都表現出高水平的攻擊性。

佐治亞州立大學神經科學家 H. Elliott Albers 指出,儘管學界知道抗利尿激素通過作用於多個大腦區域來增加社交行為,但發現顯示 Avpr1a 受體的更全面影響可能是抑制性的。

倉鼠有時在實驗中被用作人類模型的參考對象,因為其社會組織與人類的相似。團隊在研究中使用了敘利亞倉鼠 (Mesocricetus auratus) ,這是首個證明抗利尿激素對社性性有影響的物種,其壓力反應也與人類相似:在有壓力時牠們會如人一樣產生皮質醇。

換言之,研究結果可能適用於人類,亦讓科學家更了解基因如何與我們大腦中的神經迴路互動,從而控制我們如何對待他人。

Albers 表示,人類不如想像中了解這些內分泌系統;發現告訴學界需要開始考慮這些受體在整個大腦迴路中的作用,而不僅僅是在特定的大腦區域之中。

許多囓齒動物使用的氣味標記行為側腹標記 (flank marking) ,是接受 CRISPR 的倉鼠所改變的其中一個行為。該行為會將倉鼠的氣味留在環境中以主張支配地位和選擇配偶。

雖然側面標記不是人類會做的事情,但其他類型的社交行為變化會是神經狀況的關鍵指標。例如,一些焦慮症患者對社交互動的恐懼,而其大腦區域受某些受體的不尋常活動影響。團隊希望發現能進一步闡明這些疾病及其治療方法。研究還說明 CRISPR 編輯技術現在已變得多麼發達,以及這些編輯可以帶來的顯著改變。

Albers 指,了解人類社交行為所涉及的神經迴路很重要,倉鼠模型對人類健康具有轉化相關性;了解抗利尿激素在行為中的作用,對於幫助確定從自閉症到抑鬱症等多種神經精神疾病的潛在更有效的新治療策略是必要的。

來源:

Science Alert, Gene Editing Can Change The Social Behavior of Animals in Unexpected Ways

報告:

Taylor, J.H., Walton, J.C., McCann, K.E. & et al. (2022). CRISPR-Cas9 editing of the arginine–vasopressin V1a receptor produces paradoxical changes in social behavior in Syrian hamsters. PNAS 119(19)e2121037119. doi: 10.1073/pnas.2121037119

Photo by Sharon Snider

文/AC、審/WL

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