导致自闭症的基因突变被发现过度刺激脑细胞

科学家们试图了解自闭症谱系障碍的基本大脑机制，他们发现，一种已知与自闭症相关的基因突变会导致脑细胞的过度刺激，远远超过没有突变的神经元细胞。

罗格斯大学领导的这项研究历时七年，采用了科学工具箱中一些最先进的方法，包括从干细胞中培养人类脑细胞，并将其移植到小鼠大脑中。

科学家们说，这项工作说明了研究大脑疾病的新方法的潜力。

在杂志上描述了这项研究，《分子精神病学》在美国，研究人员报告了已知会导致人类自闭症的Neurologin-3基因中的r451c突变，该突变被发现在小鼠大脑中引发了移植的人类脑细胞网络之间更高水平的交流。这种过度兴奋，在科学家的实验中被量化，表现为一种爆发电活动是没有突变的脑细胞中水平的两倍多。

罗格斯大学罗伯特伍德约翰逊医学院新泽西儿童健康研究所神经科学和细胞生物学系副教授、该研究的资深作者庞志平说:“我们惊讶地发现，这是一种增强，而不是缺陷。”“我们的研究揭示，这些特定细胞的功能增加，会导致大脑神经元网络的不平衡，扰乱正常的信息流。”

由细胞组成的相互连接的网状结构人类的大脑庞说，它含有刺激电活动的特殊“兴奋性”细胞，与抑制电脉冲的“抑制性”脑细胞相平衡。科学家们发现，由突变引起的超大电流活动爆发使老鼠的大脑失去了平衡。

自闭症谱系障碍是一种由大脑差异引起的发育障碍。根据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的估计，大约每44名儿童中就有1人被确诊患有这种疾病。

根据美国国立卫生研究院下属的国家神经疾病和中风研究所的研究，自闭症可能是发育早期正常大脑生长中断的结果。这些破坏可能是突变根据美国国家卫生研究院的说法，控制大脑发育和调节脑细胞如何相互交流的基因。

庞教授说:“很多自闭症的潜在机制都是未知的，这阻碍了有效疗法的发展。”“使用从人类干细胞产生的人类神经元作为模型系统，我们想了解特定的突变如何以及为什么会导致人类自闭症。”

研究人员利用CRISPR技术来改变人类干细胞他们利用遗传物质创造出了含有他们想要研究的突变的细胞系，然后获得了携带这种突变的人类神经元细胞。CRISPR是聚簇规则间隔短回文重复序列的首字母缩写，是一种独特的基因编辑技术。

在这项研究中，产生的人类神经元细胞，一半带有突变，一半没有，然后被植入小鼠的大脑中。在此基础上，研究人员利用电生理学(研究生物细胞电特性的生理学分支)测量并比较了特定神经元的电活动。电压变化或电流可以在各种尺度上量化，这取决于研究对象的维度。

庞教授说:“我们的研究结果表明，NLGN3 R451C突变极大地影响了人类神经元中的兴奋性突触传递，从而引发了可能与精神障碍有关的整体网络特性的变化。”“我们认为这是该领域非常重要的信息。”

庞教授说，他希望为进行这项实验而开发的许多技术能够用于未来对其他大脑疾病(如精神分裂症)基础的科学调查。

他说:“这项研究强调了利用人类神经元作为模型系统来研究精神障碍和开发新的治疗方法的潜力。”