罕见综合征'可能给自闭症提供线索'

据英国广播公司报道,一种罕见的自闭症综合症有助于解释这种疾病的起源。广播员说,在寻找自闭症线索的过程中,科学家们检查了一种叫做蒂莫西综合症的罕见疾病,这种疾病会导致自闭症行为。虽然全世界只有20人被认为患有这种疾病,但这很有趣,因为病因已经被确定为单一基因缺陷。

在一项新的实验室研究中,科学家从两个患有蒂莫西综合症的人身上提取皮肤细胞,并将其转化为神经细胞用于一系列实验。他们发现,在没有蒂莫西综合征的人群中,发育的神经细胞类型不同,而且这些细胞中特定基因的活性也不同。

尽管科学家们发现这些基因活性的差异之一可以被实验室中的一种特定实验药物逆转,但尚不清楚这是否会对提摩西综合症患者有任何实际益处。还不清楚这些结果在多大程度上代表了大多数自闭症谱系障碍的发生,这些障碍不是由这种综合征引起的。总的来说,需要对蒂莫西综合征的神经细胞和该综合征的动物研究进行进一步研究,以了解蒂莫西综合征及其对自闭症的影响。

这个故事来自哪里?

这项研究是由斯坦福大学以及美国和日本其他研究中心的研究人员进行的。它由美国国家健康研究所、美国国家精神健康研究所、capfornia再生医学研究所和simons自闭症研究基金会资助。这项研究发表在同行评议的《自然医学》杂志上。

bbc新闻以平衡的方式报道了这个故事。它解释说蒂莫西综合征是自闭症的一个罕见原因,并引用了一位研究人员的话,该研究人员将这一探索性实验室研究的发现置于背景中。

这是什么样的研究?

这项实验室研究观察了一种极其罕见的叫做蒂莫西综合征的疾病的影响,这种疾病会引起一系列问题,包括心律问题、发育迟缓以及通常的自闭症谱系障碍。患有这种疾病的人通常在童年时死于心脏病。根据美国国家医学图书馆,全世界只有20例这种情况的报道。

这种情况是由一种叫做cacna1c的基因突变引起的,cacna 1c与钙通道的产生有关,钙通道是一种关键的蛋白质结构,允许细胞控制带电原子(离子)流入细胞。钙离子的流动涉及一系列重要的细胞功能,包括电信号的产生、细胞间的通讯和某些基因的调节。

这项研究着眼于蒂莫西综合征突变如何影响脑细胞,试图了解这可能如何导致受影响个体的自闭症。尽管大多数自闭症患者没有蒂莫西综合征,研究人员希望了解这种罕见的综合征将有助于了解可能导致更常见自闭症的大脑变化。这也可能帮助他们最终找到有助于治疗自闭症的药物,但这将是一个长期目标。

实验室研究是研究这类问题最合适的方式,因为在人类身上进行这类研究是很困难的。

这项研究涉及什么?

研究人员从两个患有蒂莫西综合征的人和三个没有蒂莫西综合征的人(对照组)身上提取皮肤细胞。他们使用最近开发的技术在实验室中“重新编程”皮肤细胞成为干细胞。干细胞是“积木”细胞,可以在体内发育成任何形式的细胞。研究人员对干细胞进行了处理,鼓励它们发展成在人脑外部一个叫做皮层的区域中发现的神经细胞。然后,他们研究了提摩西综合症衍生的神经细胞与正常对照神经细胞的不同之处。

神经细胞利用电脉冲传递信号,电脉冲是通过控制穿过细胞膜的带电原子(离子)的流动而产生的。考虑到蒂莫西综合征是由一种基因突变引起的,这种基因产生了一种参与钙离子转运的蛋白质,研究人员对蒂莫西综合征神经细胞在控制神经细胞方面是否表现相似感兴趣,例如它们如何发送电信号。

钙流入细胞也会影响细胞中哪些基因被开启,因此研究人员还观察了这是否会影响蒂莫西综合征的神经细胞。他们还观察了来自蒂莫西综合征患者的神经细胞是否与对照神经细胞属于同一类型。他们通过寻找只在特定类型的神经细胞中开启的基因来做到这一点。研究人员还使用携带蒂莫西综合征突变的基因工程小鼠来观察它们的脑细胞是否显示出类似的效果。

他们还研究了阻止钙通过蒂莫西综合征影响的蛋白质通道流入细胞的药物的效果。

基本结果是什么?

研究人员发现,从重新编程的蒂莫西综合症和对照干细胞中可以获得相似数量的神经细胞,并且这些细胞可以以相似的方式分裂和生长。神经细胞通过电脉冲传递信息,蒂莫西综合征的神经细胞具有截然不同的电特性来控制神经细胞。在发出电信号的特定时间点,蒂莫西综合征神经细胞比对照神经细胞允许更多的钙流入其中。

还发现timothy综合征神经细胞和对照神经细胞之间某些基因的活性不同。在这些基因中,先前有人认为11个在自闭症谱系障碍或智力障碍中起作用。

发现比对照神经细胞更大比例的蒂莫西综合征神经细胞类似于在皮层上层发现的神经。此外,较少的蒂莫西综合征神经细胞被发现与皮层下层的神经相似。特别是,研究人员发现,较少的蒂莫西综合征神经细胞开启了一种叫做satb2的基因,这种基因通常在特定类型的下层神经细胞中开启。研究人员还发现,携带timothy综合征突变的小鼠产生satb2的脑神经细胞更少。

更多的人类蒂莫西综合征神经细胞开启了一种叫做th的基因,这种基因产生了一种对神经系统细胞间正常信号传导很重要的酶。然而,携带蒂莫西综合征突变的小鼠大脑中没有发现th活性的增加。在实验室测试中,研究人员能够通过用一种叫做roscovitine的化学物质处理老鼠来降低th基因的活性。

研究人员如何解释这些结果?

研究人员得出结论,他们的发现提供了“强有力的证据”,表明在timothy综合征中突变的cacna1c基因通常调节大脑皮层神经细胞的发育。他们说,这提供了“对患有提摩西综合症的个体的自闭症原因的新见解”。

结论

这项研究进一步加深了研究人员对蒂莫西综合征突变对实验室神经细胞影响的理解。这种研究之所以成为可能,是因为最近的科学进步使得研究人员能够从成人皮肤细胞衍生的干细胞中产生不同类型的细胞,包括神经细胞。这使他们获得了不需要从人的大脑或动物身上获取的神经细胞。这个结果可能比研究人员只研究携带蒂莫西综合征突变的基因工程小鼠细胞更能代表人类的情况。研究这些个体皮肤来源的神经细胞并不能完全代表发育中的人脑的复杂性,但绝对是目前可用的最佳方法。

重要的是,尽管实验药物roscovitine被发现能降低timothy sy ndrome患者皮肤神经细胞中一个基因的活性,但这是否会对该综合征患者产生任何实际益处尚不清楚。需要更多的实验室和动物研究来评估这种或类似药物的潜在影响(包括副作用),然后才能对患有这种综合征的人进行试验。同样值得注意的是,蒂莫西综合征是导致自闭症的一个非常罕见的原因。尚不清楚这些发现在多大程度上适用于更常见的自闭症。

总的来说,需要对这些蒂莫西综合征的神经细胞和该综合征的动物模型进行进一步的研究,以证实这些结果并提高我们对该疾病的认识。

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