Protein & Cell | 郭祥玉/李晓江团队利用基因编辑构建ASPM敲除的食蟹猴小头症模型

常染色体隐性遗传型原发性小头症（MCPH）是一种神经发育障碍疾病，其特征为出生时即表现为小头畸形，常伴有非进行性的智力障碍。MCPH最常见的遗传病因是ASPM基因突变。ASPM蛋白在发育期大脑祖细胞（脑室区和脑室下区）表达，在神经发生期间表达达到高峰，出生后急剧下降，提示其在大脑皮层早期发育过程中行使关键作用。啮齿类等小动物模型缺乏大脑皮层沟回，且ASPM基因功能存在物种差异；同时，现已报道的ASPM基因敲除动物模型（小鼠，雪貂等）均无法模拟临床病人典型的“小头”特征及灵长类精细的行为学细节。ASPM基因突变在非人灵长类动物中的致病机制是什么？目前尚不明确。因此，建立非人灵长类模型并解析ASPM基因突变导致小头症的致病机理至关重要。

2025年11月10日，暨南大学郭祥玉/李晓江研究团队在Protein & Cell杂志上发表研究成果Primate ASPM knockout causes severe microcephaly and oligodendrocyte loss in the brain，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术体外打靶食蟹猴受精卵中ASPM基因，成功构建世界首例ASPM基因敲除的食蟹猴小头症模型，首次揭示ASPM基因缺失突变导致大脑皮层变薄的同时，出现严重小头畸形及脑内少突胶质细胞减少的病理特征，为理解灵长类大脑发育与人类相关神经系统发育疾病提供了重要的动物模型与全新视角。

研究团队利用CRISPR/Cas9基因编辑技术同时打靶3号外显子（Exon3）与9号外显子（Exon9），成功在食蟹猴受精卵中敲除ASPM基因，获得了一头纯合敲除（KO）新生猴。与同日龄对照猴相比，ASPM KO猴头围和体重显著减小，脑重仅为对照猴的28.4%，体重为对照的62.8%。ASPM KO猴大脑重量减少超70%，远超过Aspm KO小鼠（减少4-12%）和雪貂（减少20-40%），呈现极其严重的小头畸形。

研究团队对其组织病理分析发现，ASPM蛋白在KO猴脑组织中无表达。ASPM 基因敲除后未破坏大脑皮层基本结构，但皮质厚度显著变薄。具体表现为：灰质变薄，白质减少，NeuN阳性细胞密度有所上升，胞体较小，长神经突的细胞数量减少，提示小头症猴神经元发生过程正常，但发育过程异常；而新生神经元标记物（DCX）表达上升，突触相关蛋白（PSD95，SNAP25）表达下降，提示神经元成熟度相对较低。值得关注的，ASPM KO猴大脑中少突胶质细胞密度显著降低，但星形胶质细胞和小胶质细胞密度未发生明显变化。大脑中少突胶质细胞负责髓鞘生成，是维护神经元轴突功能的关键细胞，ASPM蛋白缺失直接导致少突胶质细胞相关髓鞘蛋白（MBP, MOG, Olig2）表达水平降低，提示ASPM蛋白在早期发育过程中调控少突胶质细胞的发生过程。此类少突胶质细胞特异性损伤在其他小头症动物模型中未见报道。ASPM基因敲除导致的神经元及少突胶质细胞的发生发育过程失控可能是影响皮层扩张的关键因素，同时也可能是智力障碍的诱因，可为临床干预治疗小头症疾病提供新视角。

该团队借助非人灵长类小头症模型首次揭示了ASPM基因在少突胶质细胞发生发育中的关键调控作用。研究团队采用了多外显子敲除策略，此策略的实施很可能完全消除所有ASPM蛋白亚型的同时减少截断蛋白的残留，最终导致了前所未有的严重表型和独特的少突胶质细胞缺失病征。这一发现将小头症的病理机制从单纯的神经发生缺陷，扩展到了胶质细胞发育异常的新维度。

综上，本项研究构建的ASPM敲除猴模型，是目前最能模拟人类ASPM突变导致小头症严重表型的大动物模型。不仅为深入探究疾病机制提供了不可替代的平台，强调了少突胶质细胞在灵长类大脑皮层扩张中的重要作用，为未来神经发育障碍的干预策略提供了新的方向。

暨南大学郭祥玉副研究员和李晓江教授为该论文的共同通讯作者。何大健副研究员、潘明天博士、孙凤伟博士为本文的第一作者。暨南大学涂著池研究员、杨伟莉研究员和李世华教授在该研究中提供了重要的支持。研究团队感谢广州市元曦生物科技有限公司提供的动物设施与饲养管理，感谢BGI Research（深圳华大生命科学研究院）张潇博士提的供单细胞分析支持。

https://doi.org/10.1093/procel/pwaf097

制版人： 十一

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