引导早期社会行为的基因可能是理解自闭症的关键

【字体: 时间:2022年11月25日 来源:Science Advances

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  一项新的动物研究指出了一种对基本社会行为的早期发展很重要的基因。这项研究还表明,在胚胎发育过程中暴露于某些药物和环境风险因素会导致该基因的变化,导致社会行为的改变,这与在自闭症患者身上发现的类似。

  
   

Zebrafish social behavior    

视频:幼斑马鱼在胚胎时期接触到某些药物后,与没有接触到药物的斑马鱼相比,它们不太可能与其他斑马鱼互动,这表明正常的鱼从刺激鱼那里获得了社交线索,而这些刺激鱼没有注意到实验鱼。    

来源:Randall T. Peterson/犹他健康大学

人们对生命最初阶段的社会行为是如何发展的知之甚少。但大多数动物——包括人类——天生就具有社交互动或与他人建立联系的能力。这有助于一生的成功。

现在,一项新的动物研究指出了一种对基本社会行为的早期发展很重要的基因。

这项研究还表明,在胚胎发育过程中暴露于某些药物和环境风险因素会导致该基因的变化,导致社会行为的改变,这与在自闭症患者身上发现的类似。令他们惊讶的是,研究人员还发现,他们可以通过使用一种实验药物来逆转一些影响。

“这项研究帮助我们在分子水平上理解为什么社交能力在生命最早期阶段被破坏,”Randall T. Peterson博士说,他是该研究的通讯作者,也是犹他大学药学院院长。“这也让我们有机会探索潜在的治疗方法,可以恢复这些动物的社交能力,也许最终也能恢复人类的社交能力。”

更广泛地说,他们的发现表明,这个基因——top2a——控制着一个已知会增加自闭症风险的基因网络。它也可能是基因和环境因素之间的联系,导致疾病的发生,Peterson补充道。

这项研究是由犹他大学的健康研究人员和全国的同事进行的,发表在11月23日的科学的进步。  

反社会的动物  

科学家们怀疑许多社会特征在出生前就已经决定了。但这一过程所涉及的确切机制仍不清楚。一个有前途的研究领域表明,社会行为和其他特征和特征不仅受我们的基因组成的影响,还受我们生活方式和地点的影响。

为了测试这个模型,科学家们评估了胚胎发育期间的环境暴露是否会影响社会行为。彼得森和他的同事将斑马鱼胚胎暴露在超过1100种已知药物中——每20个胚胎中有一种药物——从受孕3天后开始持续72小时。

研究人员确定,在1120种测试药物中,有四种显著降低了斑马鱼的社交能力。接触这些药物的鱼不太可能与其他鱼发生相互作用。结果发现,这四种药物都属于同一类抗生素,称为氟喹诺酮类抗生素。这些药物用于治疗人的上呼吸道和下呼吸道感染。

当科学家给怀孕的老鼠服用一种相关的药物时,它们的后代在成年后表现不同。尽管它们看起来很正常,但与其他啮齿类动物相比,它们与其他老鼠的交流更少,并且从事更多重复的行为——比如反复把头伸进同一个洞里。

社交的基础  

深入研究后,研究人员发现,这些药物抑制了一种名为TOP2a的基因,而这种基因又作用于已知与人类自闭症有关的一组基因。

他们还发现,这组与自闭症相关的基因还有一个共同之处——与一组名为PRC2的蛋白质结合的倾向高于通常水平。研究人员推测,Top2a和PRC2共同控制许多自闭症相关基因的产生。

为了确定反社会行为是否可以逆转,研究小组给胚胎和幼龄斑马鱼服用了一种名为UNC1999的实验药物,这种药物已知可以抑制PRC2。在接受药物治疗后,接触氟喹诺酮类药物的鱼类更有可能游得离其他鱼类更近,这表明药物有助于恢复社交能力。他们在其他已知能抑制相同关键基因TOP2a的药物上也看到了类似的结果。

彼得森说:“这真的让我很惊讶,因为我本以为在胚胎时期干扰大脑发育是不可逆转的。”“如果你没有在胚胎时期发展社会性,你就错过了机会之窗。但这项研究表明,即使在这些人的晚年,你仍然可以抑制这一途径,恢复社交。”

下一步,研究人员计划探索这种药物如何以及为什么会产生这种效果。

尽管科学家们只发现了四种化合物是Top2a抑制剂,但证据表明,在我们的环境中有数百种其他药物和自然存在的化合物可以抑制它的活性。

彼得森说:“有可能这四种化合物只是胚胎暴露中可能产生问题的物质的冰山一角。”

然而,彼得森指出,这项研究是在动物身上进行的,在其结果在人类身上得到证实之前,还需要进行更多的研究。因此,他警告不要对现实世界的应用下结论。

“我们没有证据表明氟喹诺酮类或任何其他抗生素会导致人类自闭症,”Peterson说。“因此,没有理由停止使用抗生素。这篇论文确定的是一种似乎控制社会发展的新的分子途径,值得进一步探索。”

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