2月7日國際精神疾病研究領(lǐng)域的權(quán)威期刊《分子精神病學(xué)》在線發(fā)表了題為《孤獨(dú)癥相關(guān)的Dyrk1a無義突變影響神經(jīng)元樹突、樹突棘生長及皮層發(fā)育》的研究論文。該研究由哈佛大學(xué)波士頓兒童醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)吳柏林教授研究組與中科院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心仇子龍研究組合作完成。該研究首先在自閉癥病人中篩查到DYRK1A基因的9個(gè)錯(cuò)義突變，其次通過構(gòu)建突變型Dyrk1a并對其在細(xì)胞生長、皮層發(fā)育等過程中的功能作進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)Dyrk1a在神經(jīng)發(fā)育過程中扮演了重要角色，并且與自閉癥相關(guān)關(guān)的兩個(gè)無義突變（R205X、E239X）導(dǎo)致了DYRK1A蛋白的功能缺失。此研究首次對DYRK1A這一重要自閉癥候選基因的相關(guān)突變進(jìn)行神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的功能研究，為深入研究DYRK1A基因功能及探索自閉癥的致病分子細(xì)胞機(jī)理提供了重要基礎(chǔ)。

　　自閉癥是一種復(fù)雜的遺傳性癥候群和神經(jīng)精神發(fā)育類疾病，多發(fā)于兒童早期，臨床診斷由三個(gè)典型特征所判定，分別是社交障礙、重復(fù)刻板行為以及語言溝通障礙。目前沒有有效的藥物治療方法。且近年來自閉癥的患病率逐漸升高，引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注。關(guān)于自閉癥的基礎(chǔ)與臨床研究以及相關(guān)動(dòng)物模型的研究已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

　　目前已有的研究認(rèn)為，與該病發(fā)生相關(guān)的遺傳機(jī)制多元復(fù)雜，包括染色體異常，基因組上的大片段失衡或小片段拷貝數(shù)變異，以及單基因突變等。已報(bào)道有數(shù)百種基因可能與該病相關(guān)，但確認(rèn)的僅數(shù)十種。其中位于第21號(hào)染色體上的DYRK1A基因即為在近年來被識(shí)別的自閉癥候選基因之一。該基因被大家所熟知是由于其在唐氏綜合征中扮演了重要角色。之前的研究也多集中在該基因的三倍型與神經(jīng)發(fā)育遲滯之間的關(guān)聯(lián)性。但近來的外顯子測序數(shù)據(jù)顯示，自閉癥病人也檢測到DYRK1A基因的突變，因此，該基因與自閉癥之間的相關(guān)程度如何，也成為了一個(gè)急需解答的科學(xué)問題。

　　為研究DYRK1A蛋白功能及自閉癥相關(guān)突變的意義，我們構(gòu)建了該基因的野生型、Dyrk1a_shRNA及九個(gè)突變型Dyrk1a的質(zhì)粒（圖a）。將其與對照組分別表達(dá)于小鼠皮層神經(jīng)元細(xì)胞（圖b、圖c）、大鼠海馬神經(jīng)元（圖d）以及在體的胚胎期皮層細(xì)胞（圖e、圖f）中，并觀測各類型細(xì)胞對應(yīng)的生長發(fā)育狀態(tài)。

　　圖示：a.自閉癥相關(guān)的DYRK1A點(diǎn)突變在蛋白結(jié)構(gòu)上的位置示意。b-c.Dyrk1a野生型、shRNA以及五個(gè)突變型過表達(dá)時(shí)對應(yīng)的神經(jīng)元樹突發(fā)育統(tǒng)計(jì)分析（b）與神經(jīng)元軸突發(fā)育統(tǒng)計(jì)分析（c）.**p<0.01,***p<0.001,****p<0.0001.d．Dyrk1a野生型、shRNA以及突變型R205X過表達(dá)時(shí)對應(yīng)的神經(jīng)元樹突棘發(fā)育統(tǒng)計(jì)分析.e-f．Dyrk1a野生型與突變型R205X過表達(dá)對應(yīng)的皮層神經(jīng)元遷移（e）及其統(tǒng)計(jì)分析（f）

　　在培養(yǎng)的小鼠皮層神經(jīng)元中，與對照組相比較，Dyrk1a野生型過表達(dá)的細(xì)胞表現(xiàn)出突起生長以及樹突棘發(fā)育明顯被抑制，同時(shí)，當(dāng)本底DYRK1A被特異性敲減時(shí)也有類似被抑制表型的出現(xiàn)（圖b-d）。三個(gè)錯(cuò)義突變型的表現(xiàn)與野生型相同。而兩個(gè)無義突變（R205X、E239X）的過表達(dá)并沒有改變神經(jīng)元樹突生長及樹突棘發(fā)育，且與對照組表型類似（圖b-d）。此外，為進(jìn)一步了解Dyrk1a在皮層發(fā)育過程中的作用，研究者將野生型及R205X突變型過表達(dá)于胚胎14.5時(shí)期的小鼠皮層，至出生時(shí)對皮層神經(jīng)元遷移情況作以觀察，發(fā)現(xiàn)野生型過表達(dá)會(huì)極大程度抑制神經(jīng)元遷移，而R205X突變型則未影響該過程（圖e-f）。說明Dyrk1a在神經(jīng)元突起生長、樹突棘發(fā)育以及皮層發(fā)育過程中起著重要作用，并且自閉癥相關(guān)的無義突變導(dǎo)致了DYRK1A蛋白的功能缺失。

　　此研究對自閉癥候選基因DYRK1A在神經(jīng)發(fā)育過程中的功能進(jìn)行研究，揭示該基因的精確劑量對于正常的神經(jīng)發(fā)育極其重要。此外，還對在自閉癥患者中檢測的該基因相關(guān)突變進(jìn)行了功能研究，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)無義突變R205X、E239X影響了蛋白質(zhì)功能，推測該突變可能與自閉癥的發(fā)生相關(guān)。此研究首次對Dyrk1a在自閉癥中的特異突變進(jìn)行相關(guān)神經(jīng)發(fā)育功能研究，檢測到兩個(gè)無義突變導(dǎo)致了蛋白的功能缺失，為之后深入研究DYRK1A蛋白功能以及其與自閉癥相關(guān)的發(fā)病機(jī)理打下基礎(chǔ)。