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自闭症研究新亮点!深入剖析单一神经元或能阐明大脑回路的信号问题!

来源:本站原创 2019-05-28 11:23

2019年5月28日 讯 /生物谷BIOON/ --自闭症在美国影响着至少2%的儿童的健康,大约为1/59,这给患者、父母及其护理人员都带来了极大的挑战,然而更为糟糕的是,至今并没有药物来治疗自闭症,这在很大程度上因为我们并不清楚自闭症发生及其改变正常大脑功能的机制,难以破解引发疾病的过程的一大主要原因是自闭症往往变化很大,那么我们应该如何理解自闭症改变大脑的过程呢?

图片来源:theconversation.com

利用单核RNA测序技术,研究人员分析了来自自闭症和健康人群大脑中特殊细胞的化学特性,同时鉴别出了引发疾病的重要差异,这些自闭症特异性的差异或许能够为研究人员寻找治疗该病的新型靶点提供新的线索和希望。

任何有机体的每一个细胞都由相同类型的生物分子组成,这种称之为蛋白质的分子能够制造细胞结构,催化化学反应并完成细胞内的其它功能。而另外两种相关的分子类型则是DNA和RNA分子,其由四中基本元件组成,而且能被细胞用来储存信息,通过计算携带相同信息的RNA分子的数量,研究人员就能深入阐明细胞内发生的特殊过程。

当谈及大脑时,科学家们能够测定单个细胞内RNA的水平,识别大脑细胞的类型并分析其内部发生的过程,比如突触传递;通过对比分析未被诊断为任何大脑疾病的健康个体和自闭症患者大脑细胞中RNA水平,研究人员就能够找出哪些过程存在不同以及这些不同发生于哪些细胞中。

然而直到现在研究人员也无法同时测定单个细胞中所有的RNA分子,研究人员智能从含有数百万种不同细胞的大脑组织中进行相关分析,然而这一过程还会进一步复杂化,因为目前研究人员只能从已经死亡的患者中收集这些组织样本来进行分析。然而,最近的技术进展却能够帮助研究人员测定单个大脑细胞的细胞核中包含的RNA,细胞核中包裹有基因组及其合成的RNA分子,这种结构会在细胞死亡后仍然保持完整,因此研究者就可以从死亡的大脑脑组织中分离出来。

图片来源:theconversation.com

通过分析自闭症或未患自闭症的已故个体大脑单一细胞的细胞核,研究人员就能对每一名个体大脑中10万个单一的脑细胞中的RNA进行分析。对比自闭症和未患自闭症患者特殊脑细胞中的RNA信息,研究者发现,某些特殊的细胞类型或许相比其它类型的脑细胞更容易被改变。尤其是,研究者发现,一种名为上层皮质神经元的神经元细胞在突触位点拥有异常数量的RNA编码蛋白质,这类神经元能够在大脑皮层的不同区域交换信息,这些变化在皮层区域就能够被检测到,这些区域对于高阶认知功能至关重要,比如社交互动等。

这就表明,上层皮质神经元的突触一旦出现功能异常就会引发大脑功能的改变,研究人员表示,相比健康个体的上层皮质神经元而言,自闭症患者的上层皮质神经元拥有不同数量的RNA,这在患有最严重症状的自闭症患者中尤其如此,比如其无法说话等。

除了直接负责突触交流的神经元意外,研究者还在神经胶质细胞中观察到了RNA的改变,神经胶质细胞在调节神经元行为上扮演着关键角色,包括其如何通过突触发送和接受信息等,这或许在引发自闭症上也扮演着关键角色。那么这些研究发现对于未来自闭症疗法的开发有什么意义呢?

基于当前研究结果,研究者认为,突触机器的相同部位对于上层神经元信号的发送和信息的传输至关重要,其在自闭症患者机体中或许会被打破,从而导致大脑功能异常。如果研究人员能够修复这些部位,或者将神经元的功能微调至接近正常的状态,这或许就能为非常显著地改善患者的症状,目前研究人员正在奋力研究来将药物或基因疗法应用到大脑中特殊的细胞类型中,这种方法对于未来开发新型自闭症疗法是不可或缺的。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Jon Baio, EdS1; Lisa Wiggins, PhD1; Deborah L. Christensen, PhD1, et al. Prevalence of Autism Spectrum Disorder Among Children Aged 8 Years — Autism and Developmental Disabilities Monitoring Network, 11 Sites, United States, 2014Morbidity and Mortality Weekly Report (MMWR), April 27, 2018 doi:10.15585/mmwr.ss6706a1

【2】Dmitry Velmeshev, Lucas Schirmer, Diane Jung, et al. Single-cell genomicsidentifies cell type–specific molecular changes in autismScience 17 May 2019:Vol. 364, Issue 6441,pp. 685-689 DOI:10.1126/science.aav8130

【3】William A. Banks. From blood–brain barrier to blood–brain interface: new opportunities for CNS drug deliveryNature Reviews Drug Discovery volume 15, pages 275–292 (2016) doi:10.1038/nrd.2015.21

【4】New autism research on single neurons suggests signaling problems in brain circuits

Dmitry Velmeshev, May 18, 2019 6.33am NZST Updated May 21, 2019 7.30am NZST

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