Nature子刊:自闭症神经元生长更快,分支更复杂

【字体: 时间:2019年01月08日 来源:

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  自闭症患者的神经元表现出不同的生长模式并以更快的速度发育。

  

图片来源:Salk Institute

根据疾病控制和预防中心的数据,自闭症谱系障碍(ASD)是一种相对常见的交流和行为发育障碍,在美国59个儿童中就有1个受到影响。尽管该病流行,但尚不清楚是什么原因导致了该病,以及治疗该病的最佳方法。

Salk研究所的研究人员将自闭症患者的干细胞与非自闭症患者的干细胞进行了比较,首次揭示了自闭症患者来源的细胞在发育模式和发育速度上与正常来源细胞之间存在显著性差异。

这项研究结果发表在Nature Neuroscience杂志上,从中也许能获得早期检测ASD的诊断方法,在早期阶段加以预防性干预。

“虽然我们的工作只检查了培养细胞,但它可能有助于我们了解基因表达的早期变化如何导致自闭症患者的大脑发育发生改变,”Salk研究所所长,该文章的通讯作者Rusty Gage教授说。“我们希望这项工作能为研究神经精神和神经发育障碍开辟新的途径。”

在这项研究中,研究人员从8名患有自闭症的人和5名没有自闭症的人身上提取了皮肤细胞,并将其转化为多能干细胞,这些细胞能够发育成任何细胞类型。然后,他们通过一些特定的化学因子,诱导干细胞向神经元的方向分化。通过利用干细胞不同发育阶段的分子“快照”,研究小组能够跟踪在干细胞发育成神经元过程中基因程序启动的顺序,从而揭示了来源于自闭症患者细胞与正常细胞的关键差异。例如,Salk研究所团队观察到,与神经干细胞阶段相关遗传程序在ASD细胞(来源于自闭症患者的细胞)中比在没有ASD的细胞中启动的更早。这些程序中包括许多与自闭症高致病率有关的基因。此外,最终由自闭症患者多能干细胞诱导而来的神经元比对照组生长更快,分支更复杂。

“目前的假设是,大脑发育早期的异常会导致自闭症,但原本正常发育的大脑如何发展成ASD我们是不清楚的,”Gage 实验室的博士后,该文章的第一作者Simon Schafer说。“该领域的一个主要挑战是确定关键发育期及其相关的细胞状态。本研究可为发现ASD发展过程中常见的病理特征提供依据。”

“这是一个非常令人兴奋的发现,它鼓励我们进一步完善我们的方法框架,以帮助我们进一步了解症状出现之前的早期细胞生物学事件,”Vi and John Adler主席,负责与衰老相关的神经退行性疾病研究的Gage教授补充说。“研究系统动态学可以最大限度地提高我们捕获相关致病机制的机会。”

研究人员说,在这项研究中的实验将产生更多的动态方法来研究与ASD倾向和进展有关的机制。

他们的下一步研究重点是创造大脑器官(类器官),即在一个培养皿中建立大脑发育的三维模型,使科学家能够研究不同类型脑细胞之间的相互作用。

“目前的诊断方法大多是主观的,发生在幼儿行为异常后,”Schafer说。“我们希望这些研究将作为一个框架,在儿童发育的早期——早在行为症状显现之前——开发新的诊断方法,方能够对治疗和干预产生最大的效果。”

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原文检索:Pathological priming causes developmental gene network heterochronicity in autistic subject-derived neurons. Published: 07 January 2019

(生物通:伍松)

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