研究进展：逆转SHANK3基因突变，减轻实验小鼠的类自闭症行为特质

作者简介

Laura Dattaro

Laura Dattaro是Spectrum专门报道自闭症研究的记者。她于2020年加入Spectrum。Laura有10年的科学记者和编辑经历，她的作品发表于Columbia Journalism Review, Popular Mechanics, Slate 和The New York TImes等报刊杂志。Laura硕士毕业于哥伦比亚大学科学和健康传播学院。

原文链接:https://www.spectrumnews.org/news/reversing-shank3-mutations-in-mice-mitigates-autism-like-traits/

最近一则研究发现，通过修正胎鼠（脑内）自闭症基因SHANK3上的一个突变，能够减轻这些小鼠出生后的类自闭症行为特质。这项研究为基因治疗某些SHANK3基因突变患者带来了实验依据。

SHANK3突变会导致Phelan-McDermid 综合征（译注：Phelan-McDermid syndrome，又称为22q13 缺失综合征），表现为发育迟缓，大多数伴有自闭症。大约有百分之二的自闭症谱系人士携带SHANK3的突变。

领导该研究的是阿拉巴马大学伯明翰分校的神经生物学教授Craig Powell，他在一封电子邮件里写道：“我们的实验结果预示着，针对SHANK3的早期基因治疗可让携带此SHANK3基因突变的患者获益。” 

此前在2016年的一项研究也发现，通过逆转年轻和成年小鼠的SHANK3基因突变，能减缓这些小鼠超量的梳毛动作。这些超量刻板的梳毛/梳洗动作被认为是类似于自闭症人士的一些刻板重复性行为。

去年， Powell教授及其团队也通过实验证明通过逆转成年小鼠的SHANK3基因突变，能消除这些小鼠的部分类自闭症行为特征。但是，要理解该实验结论是存在困难的。如果喂给小鼠一种称为他莫昔芬的药物（译注：tamoxifen，一种常用类雌激素的诱导转基因药物），就能用Cre重组酶编辑SHANK3基因，从而成功逆转了小鼠的SHANK3基因突变。然而，作为对照组的小鼠，尽管没有喂食他莫昔芬，同样改变了一些行为，（研究者认为）可能与携带Cre这个转基因有关，该转基因可能影响了小鼠的脑部功能。

改变实验条件

正是由于之前的实验限制，Powell教授团队在近期的一项实验中改变了既往的实验手段。他们通过基因操作在实验小鼠的两个SHANK3基因拷贝或者其中一个SHANK3拷贝实现了突变——在人体中，更多是只有一个SHANK3基因发生突变。在这些实验小鼠中，一些有Cre基因，另外一些还有一个基因，在胚胎时期自然表达为Cre激活蛋白。利用这一自然激活蛋白，研究者就可以不必使用他莫昔芬——之前实验发现，他莫昔芬可能引起小鼠的行为改变为。

对照组小鼠一部分携带Cre重组酶，另一部分携带Cre激活蛋白，两者并不同时存在于同一小鼠，因此，研究人员就能从这些小鼠上分析不同方法的影响。

研究人员发现，这种基因逆转能够减轻小鼠的一些类自闭症行为特征——Powell教授认为，这个结果出乎意料。这些刻板的梳毛行为降低了的小鼠，有时候能够观察到它们的社交行为得到增强。当然它们依然更喜欢跟物品，而不是同类一起玩耍。

Powell教授说：“我们也不知道为何只有某一些（类自闭症）行为发生了改变，而非其他。”

研究者同时发现，一个SHANK3基因拷贝发生突变上的小鼠，比两个SHANK3基因拷贝都发生突变的小鼠，与未突变小鼠的行为差异更小。因此，在基因扭转实验中，同时使用这两种小鼠，更有价值。

奥地利的克洛斯特新堡科技学院的神经科学教授Gaia Novarino认为：“在实验中，研究者采用齐头并进的方法，并且看到了其中的区别，让我觉得非常有意义。”

开放的态度

该团队原计划是研究到底何时何处（实验鼠）大脑里SHANK3发生了逆转。但是，Cre激活蛋白广泛表达于（实验鼠）大脑内，也就无法研究SHANK3到底在哪个脑区发生了逆转。

该团队给一些小鼠喂食抗生素，强力霉素（doxycycline）来抑制Cre蛋白的表达，希望能测试逆转成年小鼠SHANK3的效果。但是该实验因不明原因未获得成功。

Powell教授解释道：“尽管后一个实验失败了，但是这依然是一个值得发表的重要的成果。”

耶鲁大学的医学基因科室主任江永辉教授认为，研究人员对于实验不足之处的开放透明态度，对于其他研究者设计实验和重新分析之前结果的是有益的。

江教授解释道：“研究中出现的困难以及实验本身都能让其他人受益匪浅。”

其他研究者认为，如果能在成年小鼠中，不使用他莫昔芬，测试一下逆转SHANK3基因突变能否减轻自闭症行为，那将更能说明问题。

佛罗里达朱庇特的Scripps研究院神经科学教授Gavin Rumbaugh指出，该研究是相当有益的，因为这种实验设计方案使得结果没有其他解读空间。他建议使用喂食强力霉素后才表达Cre的实验鼠，而不是使用强力霉素去抑制Cre表达的。

研究者们指出，该实验成果证明，基因治疗可能能够缓解SHANK3基因突变造成的自闭症症状。进一步的实验也可以研究，需要改变多少细胞的基因，才能带来行为的变化，以及在人体发育的哪个阶段进行基因治疗最安全有效。

Novarino教授总结道：“非常可喜的是，这项研究的操作性比较大。”

参考文献

1. Jaramillo T.C. etal. eNeuro epubahead of print (2020) PubMed

2. Boccuto L. et al. Eur. J. Hum. Gen. 21, 310-316 (2013) PubMed

3. Speed H.E. et al. eNeuro 6, 317-319 (2019) PubMed

4. Patel S.H. et al. Sci. Rep. 7, 8891 (2017) PubMed