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【冯国平】Nature:打开单一基因,有望扭转自闭症现状

2016/02/22 来源:生物通
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导读
在一项小鼠研究中,麻省理工学院神经科学教授冯国平研究团队证实,通过在生命后期再度开启Shank3基因,使得大脑能够自己正确地重新布线,可以逆转其中一些自闭症典型行为症状。他们的研究论文发布在2月17日的《自然》(Nature)杂志上。

自闭症有多种遗传病因,其中大多数仍然未知。大约1%的自闭症患者缺失一种叫做Shank3的基因,Shank3对于大脑发育至关重要。没有这一基因,个体会表现出典型的自闭症症状包括重复行为和回避社会互动。

在一项小鼠研究中,麻省理工学院神经科学教授冯国平研究团队证实,通过在生命后期再度开启Shank3基因,使得大脑能够自己正确地重新布线,可以逆转其中一些自闭症典型行为症状。他们的研究论文发布在2月17日的《自然》(Nature)杂志上。

冯国平是著名的神经生物学教授,曾创建了为神经生物学界广泛应用的绿色荧光蛋白转基因小鼠模型。科研论文发表在Cell, Science, Neuron, Nature Neuroscience等顶级生物学杂志上。在美期间,十多次获得学术嘉奖,包括Alfred Sloan Research Fellowship, Broad Scholar Award, Mcknight Neuroscience of Brain Disorders Award等。

2011年,冯国平教授证实突触后蛋白SHANK3在正常的神经连接发育中起关键性的作用,Shank3基因突变可导致小鼠出现自闭症样行为及纹状体异常。相关研究论文Nature杂志上。2015年,他在Neuron杂志发表论文证实Shank3基因的两个不同突变在小鼠中可产生不同的分子和行为影响。

冯国平说:“新研究表明即便是在成人大脑中我们在一定程度上都具有极大的可塑性。越来越多的证据表明其中一些缺陷确实是可逆的,这为我们在未来开发出针对自闭症患者的治疗方法带来了新希望。”

促进通讯

Shank3蛋白存在于突触中——神经元通过突触来彼此通讯。作为一种支架蛋白,Shank3帮助组织了数百种协调神经元对输入信号反应必需的蛋白。

研究稀有Shank3缺陷病例可帮助科学家们了解自闭症的神经生物学机制。以往冯国平发现,Shank3丢失或缺陷可导致突触遭到破坏,使得小鼠出现一些自闭症样症状,包括强迫行为,回避社会互动和焦虑。他还证实这些小鼠大脑纹状体中的一些突触显著降低了帮助传播突触信号的树突棘的密度。

在新研究中,冯国平和同事们对小鼠进行遗传改造,使得它们的Shank3基因在胚胎发育过程中被关闭,在将它莫昔芬(tamoxifen)添加到小鼠饮食中时又可以重新被开启。

当研究人员在出生2-4.5个月的年轻成年小鼠中开启Shank3时,他们消除了小鼠的重复行为及它们回避社会互动的倾向。研究小组发现在细胞水平上,处理小鼠纹状体中树突棘密度显著增高,证实了成年大脑中的结构可塑性。

但小鼠的焦虑及一些运动协调症状并没有消失。冯国平认为,这些行为可能依赖于在早期发育过程中不可逆形成的一些神经回路。

当研究人员在生命早期——出生后仅20天时开启Shank3,小鼠的焦虑和运动协调都获得改善。研究人员现正致力确定这些神经回路形成的关键时期,这可能会帮助他们确定最佳的干预时间。

冯国平说:“一些回路比另一些更具可塑性。一旦我们了解了哪些回路控制了每个行为,知道了在结构水平上确切发生了什么改变,我们就可以研究是什么导致了这些永久性的缺陷,以及如何可以阻止它们发生。”

纽约大学医学院神经科学教授Gordon Fishell(未参与该研究)称赞这项研究采用了“巧妙的方法”,并认为它是在认识自闭症潜在神经回路与细胞生理学上取得的一个重大进展。“其极好地将行为、神经回路、生理学和遗传学组合到了一起。此外,冯国平博士证实在成年小鼠中恢复Shank3功能可以逆转一些自闭症症状,表明了最终基因疗法可能是针对这种疾病一种有效的治疗方法。”

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