《基因修复向成年自闭症发出挑战》

  • 来源专题:中国科学院文献情报生命健康领域集成服务门户
  • 编译者: 江洪波
  • 发布时间:2019-05-06
  • 佛罗里达州Scripps研究中心的Rumbaugh实验室在开放获取科学期刊《eLife》上撰文,报告称,在一种叫做SYNGAP1失调症的遗传性自闭症成年小鼠模型中,癫痫发作和记忆的测量指标有所改善。

    只有一个SYNGAP1基因拷贝工作的孩子天生不能产生足够的SYNGAP1蛋白。两份“坏”拷贝则是致命的。根据缺陷程度,这些孩子长大后会面临一系列的发育挑战。可能包括智力障碍、自闭症样行为、感官加工紊乱和对药物无反应的癫痫发作。佛罗里达州Scripps研究所神经科学系副教授Gavin Rumbaugh博士说,这种疾病可能每10000人中就有一到四个人受到影响,这与脆性X综合征的频率相似。然而,只有通过基因检测才能发现,结果是仅很小一部分的患者能被确诊。

    为了研究在成年期治疗SYNGAP1障碍是否可行,Rumbaugh的研究小组用遗传方法将小鼠SYNGAP1蛋白水平恢复到了正常水平。治疗后的成年小鼠表现出多方面的改善。Rumbaugh说,这表明基因的一个断裂拷贝不仅会在大脑发育过程中对大脑造成伤害,而且还会对成人大脑产生影响。Rumbaugh补充说,一旦有了选择,在生命的任何阶段都有理由进行治疗。

    “我们在小鼠身上的发现表明,成年患者的神经发育障碍的病程可以改变,”Rumbaugh说。“在恢复成年动物的SYNGAP1蛋白水平后,我们可以纠正与癫痫和记忆障碍有关的脑功能障碍。”

    值得注意的是,本文提供了一种方法来衡量潜在药物或其他治疗神经发育障碍的有效性。癫痫发作之间的电图峰值是癫痫的一个指标。在他们的论文中,科学家们观察了从SYNGAP1障碍患者登记处收集的人类脑电图数据,发现这些峰值的出现更可能发生在睡眠中。在SYNGAP1障碍的小鼠模型中也观察到了类似的现象。Rumbaugh说,建立能够预测大脑功能全面改善的生物标志物将是推进严重神经发育障碍患者治疗的关键一步。

    Rumbaugh说,显然需要一种治疗方案,随着SYNGAP1障碍儿童的成熟,癫痫发作通常会变得更频繁,对于许多患者来说,这些发作对抗癫痫药物没有反应。

    “了解受这种严重疾病影响的家庭是非常宝贵的,并促使我们开发出能改善儿童和成人生活的治疗方法,”Rumbaugh说。“令人鼓舞的是,基因治疗技术提高了其他类型大脑疾病的病理低蛋白水平,现在在临床上显示出了希望。”

  • 原文来源:https://elifesciences.org/articles/46752;http://www.ebiotrade.com/newsf/2019-4/2019429104730140.htm
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    • 没有一种基因,当其突变时,会导致自闭症。但在过去的10年中,研究人员已经发现了数百种基因变异,似乎会影响大脑发育,从而增加患自闭症的风险。然而,这些科学家主要研究的是DNA的变异,这些变异直接编码了蛋白质组成部分。 现在,一项对所谓的非编码DNA进行的新研究发现,调节基因活动的区域的改变,也可能导致自闭症。令人惊讶的是,这些变化往往是从没有自闭症的父亲那里遗传下来的。 美国华盛顿州立大学的神经科学家和计算生物学家Lucia Peixoto认为:“这是一篇非常好的文章,虽然有挑战性,但让我们思考自闭症遗传学的不同成因,对该领域贡献巨大。” 一直以来,对自闭症遗传风险的研究主要集中于在患者个体基因组中发现如何自发产生突变——而不是从父母那里遗传,这些自发突变破坏了蛋白质编码区域,并导致了自闭症。加州大学圣迭戈分校遗传学家Jonathan Sebat说,这是因为这些零星的突变具有相对较大影响,研究表明这种突变虽然个别罕见,但却造成了大约25%到30%的病例。但基因组中只有2%由蛋白质编码基因组成,那些被称为“垃圾”DNA的非编码部分,迄今在自闭症研究中一直被忽视。 Sebat团队对能调节基因表达的非编码DNA部分特别感兴趣,他们研究了来自829个家庭的全基因组序列,包括自闭症个体、其没有患自闭症的兄弟姐妹和他们的父母。但是,评估个体非编码区DNA碱基变化的影响非常困难,因此,研究人员选择了所谓的大序列DNA结构变体作为考察对象。 每个人在其基因组中仅有数千个结构变异,这样就缩小了分析范围,研究者仅需要检查一小部分基因结构变体即可。他们查找了一般人群变异少于预期的区域,包括在脑发育过程中负责调节基因活性并启动基因转录的位点,并分析了父母对自闭症和非自闭症儿童的影响模式。 然后,科学家研究了这些区域的结构变异是否与自闭症有关。研究人员此前认为,母亲更有可能遗传自闭症促进基因变异。这是因为女性的自闭症发病率要比男性低得多,而且人们认为女性在没有任何自闭症症状的情况下,也可能携带相同的遗传风险因子。但是,当母亲把这些基因传给儿子时,他们不会受到同样的保护,因此会受到影响。 研究小组发现,母亲只把一半的结构变异遗传给了自己的自闭症后代,这表明从母亲那里遗传的变异与自闭症无关。但令人惊讶的是,父亲们确实传递了超过一半的变体。研究人员近日在《科学》杂志上报道说,结果显示,父亲传递了超过50%的变体,因此自闭症儿童可能从父亲那里遗传了风险变异,而不是母亲。 为验证这个结果,Sebat团队随后测试了另外1771个家庭的样本,再次验证了上述结论——自闭症儿童从父亲那里得到了更多的结构变异。 “这与我们之前设想的完全相反。”Sebat说。Peixoto也发现该父系倾向令人惊讶,尽管她已经怀疑在非编码区域中,自闭症的遗传因素会更明显。她提到,与蛋白质编码区的突变相比,调节区域的变异通常有“更小但附加的效应,当影响更小时,你就更有可能把它一代一代传下去”。 基于这些结果,Sebat提出了一个更复杂的关于自闭症如何产生的模型。在这种模型中,母亲遗传影响编码区域的突变,而父亲则会传递影响非编码区域的变体,它们的效果要温和得多,而且可能只在与母亲的风险变异相结合时引起症状。 纽约市西奈山伊坎医学院分子遗传学家Dalila Pinto说,这项研究提供了“非常有见地的初步发现”。她说,她将有兴趣看看这些结果是否会在更大的基因组数据库中得到复制,以及能否发现更多变异。Peixoto表示赞同:尽管这项研究还处于早期阶段,但它“打开了一个不同方向的大门”。
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    • 编译者:蒋君
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