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自闭症谱系障碍（ASD）常与癫痫共病，NAPB 基因变异被视为潜在风险因素。研究人员构建 NAPB 斑马鱼敲除模型，发现其有癫痫样行为和神经超兴奋性。该模型有助于研究 ASD 和癫痫病理机制及筛选药物，为相关研究开辟新方向。
在神经科学领域，自闭症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder，ASD）和癫痫一直是备受关注的难题。ASD 是一种复杂的神经发育综合征，患者存在重复行为和沟通障碍，且常伴有癫痫等共病。目前，对于这两种疾病的发病机制，科学界尚未完全明确，这给相关疾病的治疗带来了极大挑战。此前研究虽发现 N - 乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白 β（NAPB）可能是 ASD 和癫痫的潜在风险基因，但对其具体作用机制知之甚少。而且，由于缺乏合适的动物模型，难以深入探究与 NAPB 基因突变相关的疾病病理生理机制。在这样的背景下，开展针对 NAPB 基因在 ASD 和癫痫中作用的研究迫在眉睫。
为了攻克这些难题，来自卡塔尔生物医学研究中心（Qatar Biomedical Research Institute）、Sidra Medicine 等机构的研究人员展开了深入研究。他们成功构建了 NAPB 斑马鱼敲除模型，通过一系列实验，发现该模型呈现出类似癫痫的行为以及神经超兴奋性。这一成果意义重大，不仅为研究 ASD 和癫痫的病理生理机制提供了新的视角，还为筛选潜在的治疗药物奠定了基础。相关研究成果发表在《Scientific Reports》杂志上。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法：首先是基因编辑技术 CRISPR-Cas9，通过设计针对斑马鱼 napba 和 napbb 基因的 sgRNAs，实现对 NAPB 基因的敲除，构建斑马鱼模型；其次是微电极阵列（MEA）技术，用于监测斑马鱼神经活动和超兴奋性；另外还运用了行为学分析方法，如测量斑马鱼幼虫的游泳速度、移动距离等指标，评估其行为变化。
下面来看具体的研究结果：
- 斑马鱼动物模型研究 NAPB 突变与癫痫：研究人员利用全外显子测序，在卡塔尔超 100 个 ASD 家庭中，发现 NAPB 基因的纯合隐性遗传变异会导致功能丧失，且与癫痫相关。他们构建了斑马鱼 napb 基因敲除（KO）模型，对比发现敲除模型的运动神经元轴突更短，表明其神经发育和连接存在缺陷。在行为学分析方面，napb 基因敲除的斑马鱼（napb CR）在总移动距离、游泳速度和旋转频率上显著增加，模拟了人类癫痫表型。进一步研究发现，单独敲除 napba 或 napbb 基因时，斑马鱼的运动行为无显著变化，这表明两个基因可能存在功能冗余和补偿作用123。
- PTZ 诱导的癫痫活动在对照和 napb CR 斑马鱼中的差异：戊四氮（PTZ）是一种能诱导癫痫发作的化合物，它通过拮抗 GABAA受体增加神经元兴奋性。研究发现，PTZ 处理后，对照斑马鱼出现明显的多动和癫痫样行为，而 napb CR 斑马鱼在 PTZ 处理前就有较高的活动水平，处理后的反应在 8 分钟后逐渐减弱，可能是由于其本身已处于超兴奋和癫痫样状态459。
- napb CR 斑马鱼的神经超兴奋性和网络活动：研究人员运用 MEA 技术监测斑马鱼神经活动和网络形成。结果显示，napb CR 斑马鱼脑部区域存在神经超兴奋性，且数量明显增加。同时，PTZ 处理可使对照斑马鱼的加权平均放电率、爆发频率和网络爆发频率显著增加，而 napb CR 斑马鱼对 PTZ 的反应较弱，这进一步证明其本身已具有较高的超兴奋性678。
研究结论和讨论部分指出，napb 斑马鱼基因敲除模型可作为研究 ASD 相关癫痫的有效模型。该模型的行为学分析表现出明显的多动和类似癫痫的表型，与之前的研究结果相符，证明斑马鱼是模拟神经超兴奋性和相关行为表型的可靠系统。MEA 技术监测到的神经超兴奋性与之前 ASD 和癫痫斑马鱼模型的研究结果相似，表明超兴奋性可能是共病癫痫的斑马鱼模型的共同神经生理特征。此外，napb CR 斑马鱼对 PTZ 的反应不敏感，凸显了其在模拟与 NAPB 突变相关癫痫表型中的重要性。不过，该研究也存在一定局限性，例如 F0 基因敲除斑马鱼可能存在遗传嵌合现象，影响表型稳定性；MEA 技术在测量神经元活动的空间差异时，因斑马鱼幼虫与电极接触不均匀存在一定局限性。尽管如此，该研究建立的 NAPB 斑马鱼模型再现了 ASD 相关癫痫的关键特征，为研究 ASD 和癫痫的病理生理机制以及筛选潜在治疗药物提供了有价值的工具，有望推动相关疾病治疗方法的开发和创新。
