Salk小組揭示了自閉癥譜系障礙早期發(fā)展的線索
據(jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心(Centers for Disease Control and Prevention,簡(jiǎn)稱cdc)的數(shù)據(jù),拉霍亞-自閉癥譜系障礙(ASD)是一種相對(duì)常見的溝通和行為發(fā)育障礙,在美國(guó)大約每59名兒童中就有1名受其影響。盡管該病很流行,但目前尚不清楚該病的病因以及治療該病的最佳方法。
索爾克研究所(Salk Institute)的研究人員將來(lái)自自閉癥患者的干細(xì)胞與來(lái)自非自閉癥患者的干細(xì)胞進(jìn)行了比較,首次發(fā)現(xiàn)自閉癥衍生細(xì)胞的發(fā)育模式和發(fā)育速度存在可測(cè)量的差異。
這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2019年1月7日的《自然神經(jīng)科學(xué)》(Nature Neuroscience)雜志上,它可能導(dǎo)致在早期發(fā)現(xiàn)ASD的診斷方法,而這一階段可能會(huì)進(jìn)行預(yù)防性干預(yù)。
Salk教授Rusty Gage說(shuō):“盡管我們的研究只檢測(cè)了培養(yǎng)基中的細(xì)胞,但它可能幫助我們理解基因表達(dá)的早期變化如何導(dǎo)致ASD患者大腦發(fā)育的改變。”“我們希望這項(xiàng)工作將為研究神經(jīng)精神病學(xué)和神經(jīng)發(fā)育障礙開辟新的途徑。”
在這項(xiàng)研究中,研究人員分別從8名ASD患者和5名非ASD患者的皮膚細(xì)胞中提取,并將其轉(zhuǎn)化為多能干細(xì)胞——這種細(xì)胞可以分化成任何類型的細(xì)胞。然后,他們通過(guò)將干細(xì)胞暴露在特定的化學(xué)因素下,誘導(dǎo)干細(xì)胞沿著成為神經(jīng)元的道路發(fā)育。
通過(guò)使用來(lái)自干細(xì)胞不同發(fā)育階段的分子“快照”,研究小組能夠跟蹤在干細(xì)胞發(fā)育成神經(jīng)元的過(guò)程中按一定順序啟動(dòng)的基因程序。這揭示了ASD患者細(xì)胞的關(guān)鍵差異。例如,Salk團(tuán)隊(duì)觀察到,與神經(jīng)干細(xì)胞階段相關(guān)的遺傳程序在ASD細(xì)胞中比在沒(méi)有ASD的細(xì)胞中更早啟動(dòng)。這個(gè)遺傳程序包括許多與ASD的高幾率相關(guān)的基因。此外,最終從ASD患者身上發(fā)育出來(lái)的神經(jīng)元比對(duì)照組生長(zhǎng)得更快,分支也更復(fù)雜。
“這是目前假設(shè)在早期大腦發(fā)育異常導(dǎo)致自閉癥,但從大腦正常發(fā)育的過(guò)渡到一個(gè)ASD診斷模糊,”第一作者西蒙·謝弗說(shuō),在規(guī)實(shí)驗(yàn)室博士后”。該領(lǐng)域的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是確定的關(guān)鍵發(fā)展時(shí)期及其相關(guān)細(xì)胞狀態(tài)。本研究可為發(fā)現(xiàn)ASD發(fā)展過(guò)程中常見的病理特征提供依據(jù)。
“這是一個(gè)非常令人興奮的發(fā)現(xiàn),它鼓勵(lì)我們進(jìn)一步完善我們的方法框架,以幫助我們進(jìn)一步了解在癥狀出現(xiàn)之前的早期細(xì)胞生物學(xué)事件,”Gage補(bǔ)充說(shuō),他是Vi和John Adler年齡相關(guān)性神經(jīng)退行性疾病研究的主席。“研究系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)可以最大限度地提高我們捕捉相關(guān)機(jī)械疾病狀態(tài)的機(jī)會(huì)。”
研究人員說(shuō),這項(xiàng)研究中的實(shí)驗(yàn)將為研究ASD易感性和進(jìn)展機(jī)制提供更動(dòng)態(tài)的方法。
他們下一步計(jì)劃專注于大腦器官的創(chuàng)造,即在培養(yǎng)皿中建立大腦發(fā)育的三維模型,使科學(xué)家能夠研究不同類型腦細(xì)胞之間的相互作用。
“目前的診斷方法大多是主觀的,發(fā)生在幼兒出現(xiàn)行為異常之后,”Schafer說(shuō)。“我們希望這些研究能夠作為一個(gè)框架,在兒童發(fā)育的早期,即行為癥狀出現(xiàn)之前,開發(fā)新的診斷方法,從而對(duì)治療和干預(yù)產(chǎn)生最大的影響。”
論文中的其他研究人員有Apua C. M. Paquola、Shani Stern、Monique Pena、Thomas J. M. Kuret、Marvin Liyanage、Abed AlFatah Mansour、Baptiste N. Jaeger、Maria C. Marchetto和Jerome Mertens of Salk;加拿大魁北克拉瓦爾大學(xué)的David Gosselin;德國(guó)弗萊堡大學(xué)Manching Ku;還有加州大學(xué)圣地亞哥分校的克里斯托弗·k·格拉斯。
這項(xiàng)工作是由詹姆斯·s·麥克唐納基金會(huì)g·哈羅德& Leila y拿到慈善基金會(huì),JPB基金會(huì)的基金會(huì),美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)贈(zèng)款MH095741 MH090258,Engman基金會(huì)安妮特·c·Merle-Smith保羅艾倫家庭基金會(huì),利昂娜·m·哈里b·赫爾姆斯利慈善基金。它還得到了NIH贈(zèng)款P30 014195、德國(guó)研究基金會(huì)(DFG)和查普曼基金會(huì)的支持。
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