自闭症谱系障碍是由多种因素引起的,包括遗传因素和环境因素。但加州大学洛杉矶分校的科学家们领导的一项新研究提供了进一步的证据,证明患有这种疾病的人的大脑在分子水平上往往具有相同的异常“特征”。
科学家们分析了来自近100名死者的251个脑组织样本,其中48人患有自闭症,49人没有。大多数来自自闭症患者的样本显示出一种独特的不寻常的基因活动模式。
12月5日发表在《自然》(Nature)杂志上的研究结果证实并扩展了早期规模较小的研究结果,并在分子水平上更清楚地了解了自闭症患者大脑中出现的问题。
“这种不寻常的基因活动模式暗示了未来自闭症药物的一些可能目标,”该论文的资深作者、加州大学洛杉矶分校的戈登和弗吉尼亚麦克唐纳人类遗传学杰出教授丹尼尔·格施文德博士说。“原则上,我们可以利用我们发现的异常模式来筛选逆转它们的药物,从而有望治疗这种疾病。”
根据美国疾病控制与预防中心的数据,美国约有1.5%的儿童患有自闭症;这种疾病的特点是社会交往受损以及其他认知和行为问题。在极少数情况下,这种疾病与特定的DNA突变、怀孕期间母体感染或子宫内接触某些化学物质有关。但在大多数情况下,病因不明。
在2011年《自然》杂志上一篇被广泛引用的研究中,Geschwind及其同事发现,不同类型自闭症患者大脑的关键区域具有相同的异常基因活动模式。更具体地说,研究人员注意到,自闭症患者的大脑没有“正常”的模式,即基因是活跃的还是不活跃的,而他们在没有自闭症的人的大脑中发现了这种模式。更重要的是,自闭症患者大脑中的基因在这些关键区域并不是随机活跃或不活跃的,而是在不同的大脑中有自己一致的模式——即使自闭症的原因看起来非常不同。
这一发现表明,自闭症障碍的不同遗传和环境触发因素大多通过脑细胞中相同的生物途径导致疾病。
在这项新的研究中,Geschwind和他的团队分析了大量的脑组织样本,并在受自闭症影响的大脑区域发现了同样广泛的异常基因活动模式。
“传统上,很少有精神疾病的基因研究被复制,所以能够在一组新的病人身上证实这些初步发现是非常重要的,”Geschwind说,他也是加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院的神经病学和精神病学教授。“这有力地表明,我们发现的模式适用于大多数自闭症患者。”
该团队还研究了细胞生物学的其他方面,包括脑细胞产生的长链非编码rna分子,这种分子可以同时抑制或增强许多基因的活性。研究人员再次在自闭症样本中发现了一种独特的异常模式。
进一步的研究可能会确定哪些异常是自闭症的驱动因素,哪些仅仅是大脑对疾病过程的反应。但这些发现提供了一些有趣的线索,说明自闭症患者的大脑在他们生命的前10年是如何发育的。一是,在患有这种疾病的人中,控制突触形成的基因——神经元相互传递信号的端口——在大脑的关键区域异常安静。与此同时,促进大脑主要免疫细胞——小胶质细胞活动的基因也异常忙碌。
这可能意味着生命的第一个十年可能是干预预防自闭症的关键时期。
该研究还证实了先前的一项发现,即自闭症患者的大脑中,额叶和颞叶的基因活动模式几乎相同。对于没有自闭症的人来说,这两个区域在童年时期发展出明显不同的模式。这项新的研究表明,在自闭症患者中,已知在早期大脑发育中起作用的基因SOX5导致了这两个区域无法分化。