导致自闭症的基因突变被发现会过度刺激脑细胞
希望了解自闭症谱系障碍的基本大脑机制的科学家发现，已知与该障碍相关的基因突变会导致脑细胞过度刺激，远大于没有突变的神经元细胞。
这项由罗格斯大学领导的研究历时七年，采用了科学工具箱中可用的一些最先进的方法，包括从干细胞中培养人脑细胞并将其移植到小鼠大脑中。
科学家说，这项工作说明了一种研究脑部疾病的新方法的潜力。
在分子精神病学杂志上描述这项研究时，研究人员报告了一种突变——Neurologin-3 基因中的 R451C，已知会导致人类自闭症——被发现会在小鼠大脑中的移植人类脑细胞网络之间引发更高水平的交流. 科学家们在实验中量化了这种过度兴奋，表现为电活动的爆发，是没有突变的脑细胞水平的两倍多。
罗格斯大学罗伯特伍德约翰逊医学院新泽西州儿童健康研究所神经科学与细胞生物学系副教授、该论文的资深作者庞志平说：“我们惊讶地发现了增强，而不是缺陷。”学习。“我们的研究揭示了这些特定细胞的功能获得，导致大脑神经元网络失衡，扰乱了正常的信息流。”
庞说，构成人脑的相互连接的细胞网包含刺激电活动的专门“兴奋性”细胞，由减少电脉冲的“抑制性”脑细胞平衡。科学家们发现由突变引起的过大的电活动爆发使老鼠的大脑失去了平衡。
自闭症谱系障碍是由大脑差异引起的发育障碍。根据疾病控制和预防中心的估计，大约每 44 名儿童中就有 1 名被确诊患有这种疾病。
根据国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所的研究表明，自闭症可能是发育早期正常大脑发育中断的结果。据国立卫生研究院称，这些破坏可能是控制大脑发育和调节脑细胞相互交流方式的基因突变的结果。
“自闭症的许多潜在机制是未知的，这阻碍了有效疗法的发展，”Pang 说。“使用人类干细胞产生的人类神经元作为模型系统，我们想了解特定突变如何以及为何导致人类自闭症。”
研究人员利用 CRISPR 技术改变人类干细胞的遗传物质，以创建包含他们想要研究的突变的细胞系，然后衍生出携带这种突变的人类神经元细胞。CRISPR 是成簇规律间隔的短回文重复序列的首字母缩写，是一种独特的基因编辑技术。
在这项研究中，产生的人类神经元细胞，一半有突变，一半没有，然后被植入小鼠的大脑中。从那里，研究人员使用电生理学测量和比较特定神经元的电活动，电生理学是研究生物细胞电特性的生理学分支。根据研究对象的尺寸，可以在各种尺度上量化电压变化或电流。
“我们的研究结果表明，NLGN3 R451C 突变显着影响人类神经元中的兴奋性突触传递，从而引发可能与精神障碍相关的整体网络特性的变化，”Pang 说。“我们认为这是该领域非常重要的信息。”
庞说，他希望为进行这项实验而开发的许多技术将用于未来对其他脑部疾病(如精神分裂症)基础的科学研究。
“这项研究强调了使用人类神经元作为模型系统来研究精神障碍和开发新疗法的潜力，”他说。
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