本报记者 马爱平

    在中国农业大学涿州教学实验场上，一阵嘹亮的机器鸣笛声响起。日前，世界上第一个将猪和灵长类动物定位为模式动物的大科学设施——模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施宣布开工建设。

    这是在我国乃至国际上的一个创举性的工作。

    “模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施包括猪和灵长类动物两个分设施。该设施的建设将确立我国在国际上以猪和灵长类动物为模式动物开展生命科学研究的领先地位。”该项目总指挥、中国农业大学校长孙其信表示。

    全面诠释人类重大疾病需要新型模式动物

    “为了解生命和解决困扰人类的健康问题，人们引入了模式动物的概念，模式动物为人类研究自身生命活动提供了重要参考。”该项目首席科学家、中科院院士孟安明说。

    “在生命科学、人类医药和健康研究领域，实验动物在生命活动中的生理和病理过程与人类或异种动物都有很多相似之处，并可互为参照，一种动物的生命活动过程可以成为另一种动物或者人类的参照物。”项目副首席科学家、中国农业大学生物学院教授赵要风说，把一些需要研究的生理或病理活动相对稳定地显现在标准化的实验动物身上，供实验研究之用。这些标准化的实验动物就称为模式动物。

    百余年来，线虫、果蝇、小鼠等模式动物为推动生命科学研究和人类医学发展作出了不朽贡献。“但是，由于这些动物与人类之间存在极大的种属差异, 致使创建的人类疾病的动物模型很难同时满足理想的动物模型的三个一致性条件，即与人类疾病具有相似的发病机理（疾病同源性）、与人类疾病具有相似的行为表象（表象一致性）、与人类疾病具有相似的药物治疗反应（药物预见性）。”赵要风说，因而要更加全面地诠释人类重大疾病，还需要新型的大型模式动物。

    “以猪和灵长类动物作为大型模式动物，将是未来研究人类生命活动规律的重要参考，是突破现有模式动物研究瓶颈的新途径和新希望。”孟安明说。

    猪在解剖学、生理学等多方面与人十分相似 

    灵长类动物是人类的近亲，在研究人类特有的神经和精神疾病、传染性疾病方面具有不可替代性。

    那么，猪为什么会被选为模式动物？

    赵要风说，小型猪成年体重45千克左右。猪在解剖学、生理学、疾病发生机理、基因水平、蛋白功能乃至机体大小方面与人十分相似，已经成为研究人类生命基本活动规律、重大人类疾病和新药研发的最好模式动物之一，特别是在代谢性疾病和心血管疾病方面。

    “在心血管疾病如脑动脉硬化、冠心病模型等方面，猪与小鼠相比具有更多优势。猪的心血管在解剖上和生理上与人类最相似，猪心脏的大小和比重与人十分相近，在主动脉弓、冠状动脉血流、血液动力学、心肌收缩力等结构和生理参数上也与人高度相似；猪有着与人类相似的血管、心脏形态，因此猪的心血管疾病模型病因、病理方面与人高度相似，且其心脏的组织损伤修复也与人类的相关过程类似；此外，猪对心血管药物的反应性与人具有相似性。”赵要风表示。

    “利用猪与人组织器官的高度相似性，研究人员可以更加透彻地解析在其他模式生物中无法模拟的人类相关疾病的产生机制。这将为推动相关的治疗手段、研发新的治疗药物和创制更好的解决策略奠定重要的基础。”孟安明说。

    为人类疾病治疗、异种器官移植等提供支撑

    模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施，由中国农业大学和中科院昆明动物所分别负责猪和灵长类两个分设施的建设。

    “每个设施都包括4个方面的建设内容，模式动物生产和培育系统、表型分析系统、遗传分析系统和信息处理与智能自动化管控系统。”赵要风说。

    设施建成后，将形成标准化的模式动物生产平台、智能化的模式动物表型测定平台、高通量的模式动物遗传分析平台、海量数据整合与储存平台、异种器官移植研发平台、动物分子育种技术研发平台、精准化的人类疾病模型制备平台,以及模式动物科普展示教学与示范平台。

    “这8个平台的功能互为补充，可以满足心脑血管疾病、代谢性疾病、神经精神性疾病、传染性疾病等研究的需求，收集并分析全面的表型与遗传数据，构建表型与遗传之间的关系。”赵要风说。

    此外，人源化器官的研究也是该设施的重要亮点。“未来希望可以创造和提供更多的人类重症疾病的器官替代来源，相关的研究机制和生命规律解析的经验和结果，也将推动我国的猪畜牧产业这一支柱产业的突起。”孟安明说。