研究与自闭症谱系障碍相关的基因突变

2020年7月15日上午10:00

作者:Doug Dollemore


海马神经元与突触
犹他大学健康神经科学家梅根·e·威廉姆斯博士和同事们研究了小鼠神经元的基因变化,比如位于海马体(参与学习和记忆的一部分)的基因变化如何导致自闭症的发展。图片来源:梅根·e·威廉姆斯

根据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control & Prevention)的数据,大约每54个美国儿童中就有一个在8岁时被诊断为自闭症。犹他州的患病率更高,大约每50个8岁儿童中就有一个患有自闭症自闭症谱系障碍(ASD)。在美国,只有新泽西州的自杀率更高。

一些患有这种发育障碍的人有严重的学习障碍,似乎几乎完全脱离了周围的世界。其他人受影响较小,但仍然表现出一系列复杂的神经发育问题,包括避免身体接触,沉迷于重复的行为或难以建立社会联系。

虽然没有治愈方法,但科学家们怀疑自闭症谱系障碍在一定程度上是由一系列遗传因素引起的,包括一种名为Kirrel3的基因缺陷。在一项新的研究中,犹他大学健康中心的研究人员最近发现了这种基因的万博APP官网平台改变如何破坏海马体中突触的形成和功能,海马体是大脑中参与学习和记忆的一部分。他们说,对这一过程的更好理解可能最终导致医疗干预,以重建正常的突触功能或帮助避免这一问题。

“如果一条街道被封锁了,你仍然可以通过绕路绕过它,”他说Megan E. Williams博士,该研究的资深作者,神经生物学和解剖学副教授,在U的健康。“同样的想法可能适用于海马体中被Kirrel3改变破坏的电路。如果我们能以某种方式找到绕过有缺陷的电路的方法,我们可能能够预防或减少一些患者的自闭症行为。

这项研究发表在神经科学杂志

梅根·威廉姆斯博士
梅根·威廉姆斯博士

Kirrel3基因是数百个被怀疑导致ASD和智力障碍的基因之一。它产生一种蛋白质,这种蛋白质对突触的形成至关重要,突触是大脑中神经元之间传递信号的结构。在之前的研究中,科学家们在实验室小鼠中使Kirrel3失效或“敲除”,发现这些啮齿动物出现了类似asd的特征,包括多动症、社交互动减少和沟通困难。

威廉姆斯说:“我的团队从老鼠身上了解到,如果你没有Kirrel3蛋白,那么你就不能在海马体中制造一种非常特定的突触。”“这就像从椅子上砍下一条腿。另外三条腿还好,但没有第四条腿,你的活动平衡就完全失去了。”

Williams和她的实验室成员深入研究了Kirrel3蛋白的工作原理,以便更好地理解它在ASD中的作用。作为起点,她有一个重要的线索:Kirrel3蛋白有助于调节所谓的突触特异性,这个过程只允许一个神经元与与它兼容的其他神经元交流。例如,神经元A可以与神经元B通信,但不能与神经元C通信。

基于此,Williams和她的同事们使用啮齿类动物神经元进行了实验室研究,这些神经元暴露于人类Kirrel3蛋白中。首先,他们在啮齿动物的神经元C中表达了一个正常的人类Kirrel3基因,这使得啮齿动物的神经元a与神经元C发生突触(或交流),这在正常情况下是不会发生的。然而,当他们对在ASD患者中发现的Kirrel3突变版本尝试同样的方法时,大多数突变蛋白缺乏这种能力。

威廉姆斯说:“这一发现表明,在ASD患者中发现的Kirrel3突变版本不能正常工作,这是第一个实验证据,表明这实际上可能是这些患者ASD的原因。”“至少,它告诉我们,Kirrel3突变是ASD和智力障碍的一个重要风险因素。这激励我们继续研究Kirrel3,以更多地了解这些神经发育障碍的原因。”


Doug Dollemore

doug.dollemore@hsc.utah.edu
801-707-5706

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