昆明動物所等發現人類大腦進化幼態持續現象的分子機制

　　幼態持續（neoteny）是人類進化中發生的獨特現象。與我們的近親非人靈長類相比，人類的發育速度變慢，發育過程延緩。人類的幼態持續在進化上的重要性在于為大腦發育和神經網絡的可塑性提供了更長的時間窗口，是人類智力形成的關鍵因素。然而，人們對人類幼態持續的遺傳基礎尚不清楚。

　　中國科學院昆明動物研究所宿兵團隊早在2004年通過對人類大腦發育關鍵基因MCPH1的分子進化研究，首次發現該基因的蛋白序列在人類起源中發生了多個位點的人類特有變異（Wang and Su,2004）。2013年，他們通過細胞功能實驗，進一步證實這些人類特異的序列變異會改變MCPH1對下游基因的調控模式，在細胞水平上證實了MCPH1人類特異突變具有功能效應（Shi 等，2013）。在前期研究工作的基礎上，宿兵團隊在國際上首次構建了攜帶人類基因（MCPH1）拷貝的轉基因恒河猴模型，成功獲得8個F0代和3個F1代轉基因猴。他們通過核磁共振腦影像分析對大腦發育進行了跟蹤，發現轉基因猴存在明顯的神經細胞與神經網絡成熟延遲的現象。進一步的腦組織學與轉錄組學的分析表明，轉基因猴眾多與神經元分化與成熟相關基因的表達受到了抑制，其表達峰值明顯延后，這可能是導致轉基因猴大腦發育延緩的分子基礎。尤為重要的是，他們對轉基因猴的認知能力進行了檢測，發現與野生型對照猴相比轉基因猴的工作記憶能力明顯提高，說明大腦發育的延緩對轉基因猴的智力提升可能是有益的，類似于人類大腦發育的幼態持續現象。該項研究成果是首次利用非人靈長類轉基因模型，研究人類特異的遺傳變異對人類智力起源的貢獻及其分子機制，顯示了轉基因猴模型對研究人類起源以及人類特有腦疾病（如老年癡呆等）的重要價值。該研究結果在National Science Review 上發表。

　　該研究由宿兵研究團隊與國內外多個研究團隊（昆明理工大學、昆明醫學院第一附屬醫院以及美國北卡羅來納大學等）合作完成。昆明動物所博士石磊為文章的第一作者，昆明動物所博士研究生羅鑫、姜瑾，昆明理工大學教授陳永昌以及美國國立健康研究院博士劉賜融為文章的共同第一作者。宿兵與昆明理工大學教授、中科院院士季維智為文章的共同通訊作者。該研究受到中科院戰略先導專項（動物復雜性狀的進化解析與調控）、國家自然科學基金委重點項目（靈長類大腦進化的轉基因獼猴研究）、國家自然科學基金委創新群體項目（動物微形態進化的遺傳創新基礎）以及中科院青促會項目的資助。

昆明動物所等發現人類大腦進化幼態持續現象的分子機制