系首次针对中国自闭症人群的大规模全外显子遗传学研究

“没有人是一座孤岛”，但，自闭症谱系障碍（ASD，Autism Spectrum Disorder ）患者或许是。

ASD 是根据典型自闭症的核心症状进行扩展定义的广泛意义上的自闭症，既包括了典型自闭症，也包括了不典型自闭症，又包括了自闭症边缘、自闭症疑似、自闭症倾向、发育迟缓等症状。

ASD 是一类神经系统发育疾病，会导致一系列社交沟通和行为障碍。发育迟缓或智力障碍（ID/DD）是 ASD 最常见的合并症。研究者依据是否有 ID/DD 症状划分了高功能自闭症和低功能自闭症两种类型，前者仅自闭没有 ID/DD 症状，也就是不影响智商，曾有学者发表论文称米开朗基罗患有此类自闭症并获得认同；后者则伴有 ID/DD 症状。

ASD 通常出现在幼儿中，据中国最高卫生部门估计，截至 2022 年，每 1,000 名儿童中就有 7 名患有 ASD。该病男女发病率差异显著，根据资料，在中国男女患病率比例为 6~9：1。

时至今日，ASD 病因仍是世界医学的未解难题，但可以排除的是自闭症与后天家庭教养有关。目前主流的医学观点认为，ASD 是遗传基因和环境因素共同导致的结果，其中遗传因素占主导。关于 ASD 的治疗方法、干预方式，都还有很多未知因素，有很多争论尚待解决。

近年来，随着遗传学的快速发展，已经确定了几百个 ASD 候选基因，研究表明，这些致病基因会导致全脑结构和功能的改变，进而导致自闭症谱系障碍的行为表型。不过值得注意的是，大多数这些研究都是针对欧洲和西班牙血统的个体进行的，目前针对中国自闭症人群开展的大规模全基因组与全外显子遗传研究相对较少，东亚其他国家也没有大规模自闭症的遗传学研究。

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心/上海交通大学医学院松江研究院仇子龙研究员认为，建立中国自闭症基因测序数据库，是自闭症研究的重要一步。

仇子龙主要从事自闭症、瑞特综合征等发育性神经系统疾病的生物学研究，研究成果阐述了自闭症等神经发育疾病的分子、环路机制，并建立了自闭症的非人灵长类动物模型。在 Nature、Developmental Cell、Molecular Psychiatry、Autophagy 等国际生物学权威期刊上发表研究论文数十篇，引用 4000 余次。

据了解，仇子龙实验室已经与上海新华医院、上海精神卫生中心合作，建立了中国目前最大的自闭症基因测序数据库，目的是通过大规模研究来分析自闭症相关基因在自闭症中的分布和比例。

发现 9 个新 ASD 候选基因

2023 年 7 月 7 日，在 Biological Psychiatry 期刊上首次报道了中国自闭症人群的大规模全外显子遗传学研究，相关研究论文题为 “Discovery and validation of novel genes in a large Chinese ASD cohort” 。系仇子龙研究员团队和上海交通大学医学院附属新华医院李斐主任团队合作的成果。该研究为全面理解自闭症遗传学结构，阐释高功能自闭症特性，进一步改善干预自闭症核心表型方案提供了新的思路。

研究团队针对上海交大医学院附属新华医院收集的 772 个中国自闭症核心家系进行了全外显子组测序研究，并结合团队之前报道的上海精神卫生中心 369 个中国自闭症核心家系数据，即总共鉴定了 1141 个中国自闭症核心家系的从头变异。

研究结果表明，没有 DD/ID 症状的 ASD 患者携带的破坏性从头变异比有 DD/ID 的 ASD 患者少。此外，研究还确定了当前 ASD 基因数据库中不存在的 9 个新的 ASD 候选基因，也就是说，这是 9 个未在欧美自闭症遗传学研究中发现的新 ASD 候选基因。

研究人员将这些发现与目前已经发表最大的自闭症新发突变数据库进行整合分析，发现中国自闭症易感基因与欧美人群中的发现有较大不同。这一结果证明了，在不同遗传背景的人群中进行自闭症遗传学研究对于全面理解自闭症遗传学基础的重要意义。

研究人员还使用单细胞 RNA 测序分析来识别 ASD 相关基因富集的细胞类型。结合人类胚胎大脑皮层单细胞测序图谱，发现在高功能自闭症人群中发生新发突变的基因在一类人类特异的神经前体中丰富表达，此类细胞可能进一步发育为皮层深层神经元。而在低功能自闭症中发生新发突变的基因富集于另一类神经前体细胞中。这一结果证明了两类患者在遗传学及致病模式上存在潜在差异。

此外，他们使用小鼠遗传学验证了候选高功能自闭症基因在小鼠模型中的功能。研究者结合小鼠遗传学及行为学研究，验证了一个新自闭症候选基因 SLC35G1 对小鼠社交行为的重要功能。相比于野生型小鼠，Slc35g1 杂合子小鼠表现出自闭症样表型。研究人员通过证明携带 Slc35g1 杂合缺失的小鼠在互动社交行为中表现出缺陷，进一步验证了这样一个新的 ASD 候选基因 SLC35G1 。

总的来说，这项工作发现了新的 ASD 候选基因，并强调了在遗传背景不同的 ASD 人群中进行全基因组遗传研究以揭示 ASD 综合遗传结构的重要性。

发展自闭症的基因疗法

过去几年时间里，基因编辑和基因治疗逐渐在临床中得到应用。遗传疾病有希望通过基因疗法一次性治愈，脊髓性肌萎缩症（SMA）就是一个成功的案例。

自闭症是大脑发育疾病，跟遗传密切相关，因此，在 CRISPR 基因编辑技术出现以后，仇子龙希望通过基因编辑和基因治疗来干预自闭症。例如，瑞特综合征（Rett syndrome）是一种已知的可用基因治疗的自闭症类型。

仇子龙实验室处在自闭症的研究前沿。2016 年就在 Nature 发表论文，率先通过基因编辑技术在食蟹猴大脑中表达了人类 MeCP2 突变基因，成功构建了第一个表现出自闭症症状的非人灵长类动物模型。对该模型的进一步分析表明了使用基因工程非人类灵长类动物研究脑部疾病的可行性和可靠性。

2022 年 1 月，仇子龙团队在预印本平台发布研究论文，报告了一种新的 CRISPR 介导的胞嘧啶碱基编辑器(CBE) 系统的开发，该系统将 C·G 碱基对转换为 T·A。简单来说，研究人员首先构建了 MEF2C 基因突变的自闭症小鼠模型，然后利用 CBE 进行编程，并通过单次腺相关病毒（AAV）静脉注射穿越血脑屏障插入小鼠大脑，最终恢复了 MEF2C 蛋白水平，逆转了小鼠模型的社交互动和重复行为障碍。

总之，这项工作提出了一种体内基因编辑策略，可以成功地实现纠正全脑范围内的单核苷酸突变，进一步为神经发育障碍提供新的治疗框架。

仇子龙曾表示，“自闭症的复杂性在于它有上百个相关基因，而这么多基因的致病机制是否一致是一个关键问题，若存在共同机制，就能更简单地对症下药；若每个机制都不同就会非常困难。对于自闭症的治疗手段，效果也是因人而异的。”

他还表示，与美国人群遗传背景混杂的情况相比，中国人群遗传背景比较单一，也更容易进行分析。在中国人群中发现，超过 50% 的自闭症患者中能够找到致病基因。

不过，对于自闭症基因层面的认识才 10 年左右，要实现对自闭症的有效治疗和干预，可能还需要更多的努力和时间。