自闭症与智力障碍相关的 MYT1L 突变如何影响大脑发育？这项研究给出答案

研究人员利用人类干细胞衍生的皮质神经元，探究 MYT1L 突变对神经发育影响，为相关疾病病因提供新见解。

　　

探秘大脑发育 “密码”：MYT1L 突变的影响

在神奇的大脑发育世界里，神经发育障碍（NDDs）就像隐藏在暗处的 “捣蛋鬼”，包括自闭症谱系障碍（ASD）、智力障碍（ID）等，它们常常结伴出现，给患者的生活带来诸多困扰，如社交互动困难、沟通障碍和重复行为等。近年来，科学家们努力探索，发现了数百个与 NDDs 相关的基因，但其中大部分基因在人类干细胞和动物模型中的研究还很少。在这些 “神秘基因” 中，有一个名为髓磷脂转录因子 1 样（MYT1L）的基因，它在大脑发育中起着重要作用，可它的致病性突变与 NDDs 之间的联系却一直不为人熟知。

为了揭开这个谜团，来自华盛顿大学医学院的研究人员开展了一项深入研究，其成果发表在《Stem Cell Reports》上。这项研究意义重大，它不仅帮助我们更了解大脑发育的机制，还为 NDDs 的治疗带来了新的希望。

研究人员为了开展研究，采用了多种关键技术方法。首先，利用基因编辑技术，对携带 MYT1L 致病突变的人类多能干细胞（hPSC）进行改造，获得了携带特定突变的细胞模型。接着，通过诱导这些干细胞分化为皮质中间神经元（cINs），研究人员能够在实验室中模拟神经元的发育过程。同时，运用 RNA 测序（RNA-seq）技术分析基因表达变化，利用染色质免疫沉淀测序（CUT&RUN）技术确定 MYT1L 在基因组上的结合位点，还借助电生理记录技术检测神经元的功能变化。

下面来看看具体的研究结果：

1. MYT1L^S707Q突变导致单倍体不足：研究聚焦于一位携带 MYT1L^S707QfsX56突变的患者，从其身上获取细胞并构建了 hPSC 模型，同时利用 CRISPR 技术进行基因编辑获得校正模型，还构建了变体敲入模型。研究发现，突变导致 MYT1L 水平显著降低，且未检测到截断蛋白产物，表明该突变导致了 MYT1L 单倍体不足。
2. 致病性 MYT1L 突变导致神经元和突触基因表达上调：通过对突变和对照模型来源的 cINs 进行 RNA-seq 分析，研究人员发现突变导致许多与神经元分化和突触信号传导相关的基因表达上调，同时与早期胚胎发育相关的基因表达下调，这意味着 MYT1L 单倍体不足会引起神经元基因表达的改变。
3. MYT1L 致病变体模型中细胞周期退出、形态和突触发生改变：实验观察到突变模型中增殖细胞标记物 Ki67 表达降低，细胞周期退出效率更高，神经元形态变得更加复杂，突触形成也增加，说明 MYT1L 突变影响了 cIN 的发育进程。
4. 变体模型中 MYT1L 缺乏损害神经元和皮质中间神经元身份的获得：研究发现突变的 cINs 中，神经元和 cIN 身份相关的标记物表达显著降低，CRISPRi 介导的 MYT1L 敲低模型也有类似现象，表明 MYT1L 缺乏会损害 cIN 的成熟和身份维持。
5. MYT1L 变体导致皮质中间神经元成熟受损：随着 cINs 的成熟，MYT1L 表达水平在突变模型中相对较低，且成熟神经元和 cIN 标记物的表达也减少，说明 MYT1L^S707Q突变导致 GABA 能神经元无法维持关键神经元和 cIN 标记物的表达，影响了神经元的成熟。
6. MYT1L 变体中间神经元的电生理功能、通道基因表达和活性受到干扰：对突变和野生型 GABA 能神经元进行电生理记录，发现突变神经元的电压门控电流显著降低，同时钠和钾离子通道表达减少，这表明 MYT1L 突变影响了神经元的功能，可能与 NDDs 相关的神经元回路功能障碍有关。
7. MYT1L 结合并调节神经元基因的启动子：利用 CUT&RUN 技术，研究人员发现 MYT1L 主要结合在基因启动子等调控区域，且与神经元分化和突触形成相关的基因富集。整合分析表明，MYT1L 可能直接抑制某些基因的表达，且其直接靶基因中富含与 ASD 和癫痫相关的基因，这些基因在神经发育中发挥着重要作用。

在讨论部分，研究人员指出，他们首次构建了 MYT1L 致病突变的人类细胞模型，发现该突变影响了中间神经元的分化、成熟和功能。虽然之前的小鼠模型研究也有相关发现，但与人类研究存在差异。此外，不同小鼠模型中 MYT1L 功能缺失对神经发生的影响也不一致。研究还发现，MYT1L 在维持 cIN 身份中起着核心作用，且其突变对 GABA 能神经元发育的影响与之前对皮质谷氨酸能神经元的研究结果部分一致。未来研究需要进一步评估更多 MYT1L 致病突变的影响，并在不同神经元亚型中进行比较。

总的来说，这项研究揭示了 MYT1L 在人类皮质中间神经元发育中的新作用，明确了致病性 MYT1L 突变对神经发育和功能的影响，为理解 NDDs 的病因提供了重要依据，也为开发针对 MYT1L 综合征的新治疗策略指明了方向。但研究也留下了一些待解之谜，比如所有致病性 MYT1L 突变是否都通过单倍体不足发挥作用，这些都等待着科学家们进一步探索。