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生命科学大厦的「地基」

人类探索生命奥秘的每一次重大进步,都离不开动物研究。
1897年,俄国科学家巴甫洛夫通过基于对狗的观察和实验,揭示了「经典条件反射」原理,由此建立了高级神经活动学说;1910年,美国科学家摩尔根的果蝇杂交实验,带领人类走进遗传学大门;大流行时期,新冠疫苗的研发也很大程度依赖于人类的近亲猕猴……

统计表明,> 2/3的诺贝尔生理学或医学奖基于动物研究

借助对动物大脑的研究,能够帮助我们更好探索人类大脑的奥秘,认识大脑的发育和衰老机制、理解生命的发生与演进,还能为探寻阿尔茨海默症、自闭症、抑郁症等脑疾病机理开辟全新的「路线图」,为开发新的干预手段和治疗技术提供更多参考线索。

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「天价」猕猴

「天价」猕猴

大脑研究最理想的动物模型是与人类基因相似度高达97.5%的猕猴,在其身上得到的研究成果能够非常有效地「复制」到人类自身。可以说,利用猕猴建立脑图谱、脑疾病模型,是脑科学领域跨越基础和临床研究之间必要的、甚至唯一的「桥梁」。

食蟹猴是猕猴的一种,因其繁殖速度相对较快、体型小、用药量少,最常为科研使用。然而,近年来全球疫苗、新药研发的加速,导致对实验用食蟹猴的需求呈爆发式增长,让原本数量就不多的食蟹猴供应更加紧张,价格也「水涨船高」。2020年一年间,一只食蟹猴的身价就翻倍至6.5万元,一时间成为国家级的战略储备物资。

受数量稀缺、价格昂贵等因素掣肘,建立大样本量的食蟹猴单一疾病模型困难重重,难以支撑传统模式的「病例-对照式」实验研究,对后续研究造成极大阻碍。
 
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助力构建
食蟹猴脑图谱
标准化模型

中国科学院昆明动物研究所特聘客座研究员、脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)资深研究员王征带领团队,引入了数学统计中标准化模型的研究方法,只需建立一个食蟹猴脑图谱标准化模型,并以此为参考对照,就能检测到个体食蟹猴疾病模型在健康大群体中呈现出的异质性。

这样一来,仅仅利用少量食蟹猴就能实现对某种疾病模型的有效评估和研究,从而大大减少研究过程中模式动物的牺牲。

为构建食蟹猴标准化模型,研究人员需要获取大量健康野生型猕猴的磁共振脑影像数据。为此,中国科学院昆明动物研究所和联影医疗合作开发了猕猴头部立体定位仪及12通道专用成像线圈,填补了科研线圈领域空白,能够更好适配猕猴头部结构,极大提升了成像精准度。基于联影医疗高端科研型3.0T磁共振uMR 790等设备,昆明动物所在162只2-9岁的健康食蟹猴上采集了高分辨率的磁共振影像数据,由此制作了食蟹猴脑图谱并建立了标准化模型。

食蟹猴标准脑图谱模板数据发表以来,先后无偿提供给麻省理工学院、德国马普研究所、昆明理工大学、上海科技大学、中南大学湘雅二院以及解放军战略支援部队特色医学中心等科研团队使用,被广泛应用于研究人类重大脑疾病机理、探索药物治疗新靶点、研制神经干预新技术等前瞻领域。

参考文献:Lv Q , Yan M , Shen X , et al. NormativeAnalysis of Individual Brain Differences Based on a Population MRI-Based Atlasof Cynomolgus Macaques[J]. Cerebral Cortex, 2020(Suppl 1).

食蟹猴标准脑图谱模板数据发表以来,先后无偿提供给麻省理工学院、德国马普研究所、昆明理工大学、上海科技大学、中南大学湘雅二院以及解放军战略支援部队特色医学中心等科研团队使用,被广泛应用于研究人类重大脑疾病机理、探索药物治疗新靶点、研制神经干预新技术等前瞻领域。

参考文献:Lv Q , Yan M , Shen X , et al. NormativeAnalysis of Individual Brain Differences Based on a Population MRI-Based Atlasof Cynomolgus Macaques[J]. Cerebral Cortex, 2020(Suppl 1).