生物學機制對自閉症影響的最新研究成果

 

生物學機制對自閉症影響的最新研究成果

日前，來自美國北卡羅來納大學醫學院的研究人員發現，當一組稱之為拓撲異構酶（topoisomerase）的重要酶類出現問題時，會對大腦發育背後的遺傳機器產生深遠的影響，其有可能導致自閉症譜系障礙（ASD）。這一研究發現是人們在探求自閉症背後的環境因素研究中取得的一項重大進展，並提供了關於這一疾病遺傳病因的一些新認識。

研究人員表示，這項研究表明瞭如果拓撲異構酶受到損傷，可能發生的情況其影響有多大。抑制這些酶有可能深遠地影響神經發育——或許比與自閉症相關的任何一個基因發生突變所造成的影響要大得多。這項研究有可能對ASD檢測和預防產生重要的影響。

研究人員指出，這有可能指明了自閉症的某一個生長細胞，在子宮中短期接觸一種拓撲異構酶抑製劑有可能會影響大腦發育的關鍵時期，對大腦造成長期影響。此外，這項研究還解釋了一些攜帶拓撲異構酶突變的人會形成自閉症和其他神經發育障礙的原因。

拓撲異構酶存在於所有的人類細胞中。它們的主要功能是在DNA盤旋過緊時解開DNA ， DNA盤旋過緊是一種可干擾重要生物學發展過程的常見情況。

大多數的已知拓撲異構酶抑制化學物質都被用作為化療藥物。研究小組正在尋找能夠對神經細胞產生類似效應的其他化合物。研究人員表示，如果環境中存在像這樣的其他化合物，那麼篩選出它們則顯得相當的重要。這真的激勵了我們迅速採取行動，鑑別具有相似效應的其他藥物或環境化合物，從而使得孕婦能夠避免接觸這些化合物。

研究人員是在研究托泊替康（topotecan）一種化療用拓撲異構酶抑製藥物時，非常偶然獲得這一研究發現的。在調查這一藥物對於小鼠和人源性神經細胞的影響時，他們注意到藥物往往會干擾那些極長（由許多DNA鹼基對構成）的基因的正常功能。研究小組隨後確立了許多自閉症相關極長的基因這一偶然發現的聯繫。

當科學家獲得這一重大發現時，他們意識到許多受到抑制的基因都是極長的自閉症基因。

在超過300個與自閉症相關的基因中，有近50個基因被拓撲替康所抑制。廣泛地影響如此多的基因（即便是影響程度很小），也意味著當個體在大腦發育過程中接觸到一種拓撲異構酶抑製劑時，有可能會經歷因單個缺陷基因而罹患ASD的個體中所能看到的相當的神經學效應。

這些研究發現還可能幫助生成一個統一理論來解釋自閉症相關基因的運作機制。這樣的基因中大約有20%與突觸相關，另外20%與基因轉錄相關。研究人員表示，這項研究架起了連接這兩組基因的橋樑，它表明正在轉錄的長突觸基因出現問題會損傷個體構建突觸的能力。
這項研究發現有潛力將這兩類基因：突觸基因和轉錄調控子連接到一起。它或許最終能夠解釋大量自閉症病例背後的生物學機制。

與此同時，科學家們進一步研究發現：自閉症等發育障礙兒童的社交能力和溝通能力等都很不正常，日本金澤大學的一個研究小組日前發現，這是由於發育障礙兒童與健康兒童相比，腦內傳遞信息的活動很弱，使他們難以了解對方意圖，從而對社交行動產生影響。
金澤大學兒童心理髮育研究中心教授菊知充率領的研究小組，讓3歲至7歲的發育障礙兒童和健康兒童分成不同的組，觀看各自喜歡的圖像，每組各50人，最長觀看12分鐘。研究人員同時利用帶有高靈敏度磁傳感器的兒童腦磁圖（MEG）儀器，比較了這些兒童腦神經聯繫的強度。

 

結果發現，與健康兒童相比，發育障礙兒童腦左前方區域與右後方區域之間的信息交換要弱得多。

此前的研究成果曾顯示，腦的左前方區域負責理解對方的行動意圖，右後方區域負責分析見聞信息。研究小組發現，腦內信息傳遞越弱的兒童，越難以理解對方意圖，社交行動越吃力。
研究小組指出，這是首次確認發育障礙兒童腦內存在這一現象，說明發育障礙不是由於兒童性格造成的，這一發現將有助於對發育障礙做到早期發現和早期治療。

原文檢索：
Ian F. King, ChandriN. Yandava, Angela M. Mabb, Jack S. Hsiao, Hsien-Sung Huang, Brandon L.Pearson, J. Mauro Calabrese, Joshua Starmer, Joel S. Parker, Terry Magnuson,Stormy J . Chamberlain, Benjamin D. Philpot & Mark J. Zylka.

Topoisomerases facilitate transcription of long geneslinked to autism. Nature, 05 September 2013;doi:10.1038/nature12504