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利用皮肤细胞制造“微型大脑”,帮助人们更深入了解自闭症

使用蔡司的ApoTome观察微型大脑组织

患有重度孤独症谱系障碍的儿童,有些在临床表现为头部巨大。耶鲁大学医学院研究人员进行的一项针对这些患病儿童干细胞的研究,将有助于对此类疾病做出预判并研制出治疗自闭症的新药物。该重大发现已发表在7月6日的细胞杂志上。

 

孤独症谱系障碍症状伴随脑部发育过程出现,但大多数病例的病因及遗传学因素都不得而知。近期,研究人员通过突变基因的研究发现,患有这种罕见的孤独症谱系障碍患者,在胎儿时期大脑皮层的发育是不正常的。耶鲁大学的研究小组正在试图理清在大脑皮层发育阶段,究竟哪里出了问题。

 

研究小组对四位患有孤独症谱系障碍的病患进行皮肤活体组织检查,并从中抽取干细胞模拟大脑皮层发育的初期阶段。他们构建三维模拟脑组织,使干细胞在其中生长。之后比较患者及其未患病的亲属(通常是父亲)在细胞分化类型和基因表达上的不同。在此项研究中,患者头部巨大,意味患有更严重的自闭症。

 

发起此次研究的耶鲁大学医学院神经科学与儿童精神病专家Flora Vaccarino博士讲道,“大脑发育畸形,如加速细胞周期,抑制性神经元数量过多,突触过度生长等都可以看做是儿童重度孤独症谱系障碍疾病的先兆。我们研究得到的数据为人类大脑正常发育及异常发育(包括自闭症)的研究提供了一个框架模板。"

上图是早期微型大脑干细胞,由Mariani等人使用蔡司ApoTome拍摄,于2015年在细胞杂志上发表

Vaccarino补充道:“研究发现自闭症患者细胞分裂速度加快,同时产生更多抑制性神经元和突触。”她的研究小组同时指出:FOXG1基因作为胚脑中神经早期生长发育重要的影响因素,其表达量增加了10倍。

 

Vaccarino还讲到,“通过调控患者神经细胞中的FOXG1基因表达水平,可以实现某些神经生物学的改变。修正FOXG1基因过度表达,能够有效减少患者大脑中抑制性神经元数量。另外,我们还发现基因表达的变化和患者巨头症及自闭症程度有一定的关联性。FOXG1还可以用做重度孤独症谱系障碍疾病的潜在生物标记物和分子信号,以及治疗该疾病的药物靶标。“

 

以下人员也参与了此次研究:Jessica Mariani, Gianfilippo Coppola, Ping Zhang, Alexej Abyzov, Lauren Provini, Livia Tomasini, Mariangela Amenduni, Anna Szekely, Dean Palejev, Michael Wilson, Mark Gerstein, Elena Grigorenko, Katarzyna Chawarska, Kevin Pelphrey, and James Howe.

 

此研究由国家精神卫生研究院,康涅狄格州以及西蒙斯基金会赞助支持。