使用基因编辑,为孤独症的神经科学家开发一个新的模型

使用基因编辑系统CRISPR,麻省理工学院的研究人员和在中国转基因猕猴表达基因突变与孤独症和其他人类神经发育障碍的。这些猴子表现出一些行为特征和大脑连接模式类似于人类与这些条件。

老鼠的研究自闭症和其他神经发育障碍产生候选药物,在临床试验中测试过,但没有一个成功。许多制药公司已经放弃了测试这些药物,因为穷人的记录。

新型的模型,然而,可以帮助科学家开发更好的治疗方法对于某些神经发育障碍,办事冯说,谁是詹姆斯·w·和帕特丽夏Poitras神经科学教授,麻省理工学院麦戈文脑研究所的一员,和该研究的资深作者之一。

“我们的目标是生成一个模型来帮助我们更好地理解自闭症的神经生物学机制,并最终发现治疗方案将更可翻译人类,”冯说,他也是一个研究所的成员广泛的麻省理工学院和哈佛大学和研究所的资深科学家广泛的斯坦利精神病学研究中心。

“我们迫切需要新的治疗选择自闭症谱系障碍老鼠,和治疗发展到目前为止令人失望。鼠标的研究仍很重要,但我们相信,灵长类动物遗传模型将帮助我们开发更好的药物,甚至可能基因治疗一些严重形式的自闭症,”罗伯特·德西蒙说,麻省理工学院麦戈文脑研究所的主任,多丽丝和唐Berkey的神经科学教授,和该论文的作者之一。

慧慧的周深圳先进技术研究院、中山大学的安迪·彭香,和华南农业大学的杨”也是这项研究的高级作者,发表在6月12日在线版自然。该论文的主要作者是前麻省理工学院博士后扬州,麻省理工学院的科学家Jitendra沙玛,Broad研究所组长Rogier农夫,和中山大学的琼克。研究小组还包括Mriganka苏尔,保罗和Lilah e .牛顿的脑与认知科学系的教授和麻省理工学院的一员Picower研究所学习和记忆。

基因变异

科学家已经发现了成百上千的自闭症谱系障碍相关的遗传变异,其中许多单独授予只有很小程度的风险。在这项研究中,研究人员专注于一个基因与一个强大的协会,称为Shank3。除了与自闭症,或删除Shank3突变也会引起相关的罕见的疾病称为Phelan-McDermid综合症,其最常见的特征包括智力障碍、言语和睡眠障碍和重复的行为。大多数的这些人也被诊断为自闭症谱系障碍,尽可能多的症状重叠。

被Shank3基因编码的蛋白质存在于突触(脑细胞之间的连接,允许他们相互通信。尤其活跃在大脑纹状体的一部分,这是参与运动规划,动机,和习惯性的行为。冯之前和他的同事们研究了Shank3突变的小鼠,发现他们的一些特征与自闭症有关,包括避免社会互动和强迫性的,重复的行为。

尽管老鼠的研究可以提供大量的关于疾病的分子基础的信息,也有缺点,学习使用它们神经发育障碍,冯说。特别是,老鼠缺乏高度发达的前额叶皮层的座位很多灵长类动物特有的特征,如决策、维持注意力,和解释社会线索,往往受到大脑疾病的影响。

的最近发展CRISPR基因编辑技术提供了一种方法来工程师基因变异成猕猴,曾是很难做的。CRISPR由DNA-cutting酶称为Cas9和短RNA序列指导基因组的特定区域的酶。它可以用来扰乱基因或引入新基因序列在特定的位置。

研究小组的成员在中国,灵长类动物的生殖技术比在美国更先进,CRISPR组件注入猕猴卵受精,产生胚胎Shank3突变。

麻省理工学院的研究人员,大部分的数据进行了分析,发现猕猴Shank3突变的显示行为模式类似人类变异的基因。他们倾向于在夜间频繁醒来,他们显示重复的行为。他们也从事社交活动比其他灵长类动物。

磁共振成像(MRI)扫描还显示模式与人类类似自闭症谱系障碍。在纹状体神经元显示减少功能连通性以及丘脑、继电器的感觉和运动信号,还参与睡眠的监管。与此同时,加强连接在其他地区,包括感觉皮层。

药物开发

在接下来的一年,研究人员希望能开始测试治疗可能影响自闭症的症状。他们也希望确定生物标记,如独特的脑功能连接在核磁共振扫描模式,这将帮助他们评估药物治疗是否产生了影响。

类似的方法也可以用于研究其他类型的神经障碍特征基因突变造成的,如Rett综合症和脆性X综合征。脆性X是最常见的遗传形式的智力障碍,影响约8000年在4000男性和女性。Rett综合症,哪个更罕见,几乎影响了女孩,产生严重的语言障碍和运动技能,也可以导致癫痫发作和呼吸问题。

“鉴于小鼠模型的局限性,病人需要这种进步带给他们希望,”冯说。“我们不知道这是否会成功发展中治疗,但在未来几年我们将看到如何帮助我们翻译的一些发现从实验室到诊所。”

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