新研究揭示了孤独症谱系分成4个亚型丨其中一亚型应该和摘帽有着莫大的关系

普林斯顿大学和西蒙斯基金会的研究人员利用SPARK数据库——一个将大量表型和遗传相结合的孤独症队列数据 [注：目前已涉及超过15万名孤独症患者及其超过20万名家庭成员]，通过机器学习确定了孤独症谱系障碍的4个亚型，并且揭示了不同亚型特征的驱动机制，为实现更早更准确的诊断、更精准干预和支持提供了生物学的依据。

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该项研究样本限制为 SPARK 队列中 4 至 18 岁的儿童，包括孤独症个体及其非孤独症兄弟姐妹。为了最大化样本和特征的大小，研究团队排除了整个队列中完整性低于 90% 的特征，并且仅纳入了在剩余特征方面具有完整测量值的个体。最终的队列包括 239 个项目级和复合表型特征，仅在 SPARK 中就有 5,392 名个体，平均年龄为 8.56 岁，标准差为 3.15 岁；兄弟姐妹队列包括 1,972 对配对兄弟姐妹（与孤独症队列中的至少一名先证者有亲属关系），他们没有 ASD 诊断，年龄小于 18 岁，并且有全外显子组序列数据。

找到分析数据的最佳方法是一个巨大的挑战

它包括以许多不同方式收集的许多不同指标。该团队尝试了多种类型的模型，以寻找最佳的数据整合方法，最终确定了一种名为通用有限混合模型（GFMM）来进行分析。混合模型的独特之处在于它可以分别处理这些不同类型的数据，然后将它们整合成每个人的单一概率，描述他们属于特定类别的可能性。混合模型使得研究团队能够采用“以人为本”的方法，广泛考虑了239种特质，涵盖从社交互动到重复行为再到发育里程碑等各个方面，而非仅仅寻找单一特质的遗传关联。这种方法使得研究人员能够发现具有临床相关性的孤独症亚型，并将其与不同的基因图谱和发育轨迹联系起来，从而为孤独症背后的生物学机制提供了新的见解。他们的研究结果于7月9日发表在《Nature Genetics》（自然遗传学）杂志上。

研究人员将 239 种表型特征分别归入文献中定义的以下七个类别之一：1）焦虑和/或情绪症状、2）注意力缺陷、3）破坏性行为、4）自残、5）限制性和/或重复性行为、6）社交沟通受限和7）发育迟缓 (DD) （下图 b），并定义了孤独症的四种亚型——社交和行为亚型、伴发育迟缓的混合孤独症亚型、适度挑战亚型和广泛受影响亚型（下图a）。每种亚型都表现出独特的发育、医学、行为和精神病学特征，更重要的是，它们具有不同的基因变异模式。

社交和行为（Social/behavioral）亚型

占参与者的36.6%（n=1976）。与其他孤独症儿童相比，该亚型在社交沟通和限制性和/或重复性行为等孤独症核心类别中表现出高分 (更大困难)，并且有破坏性行为、注意力缺陷和焦虑，但没有发育迟缓的报告（上图 b、d）。

伴发育迟缓的混合孤独症（Mixed ASD with DD）亚型：占参与者的18.6%（n=1002）。显示出更细微的表现，在限制和/或重复行为、社交沟通和自残类别中，一些特征丰富，一些特征缺失（“混合”指的是这个群体在重复行为和社会挑战方面的差异）。与兄弟姐妹以及其他亚型的先证者相比，该亚型在语言发育迟缓、智力障碍和运动障碍方面更为突出（上图 b、d；下图 b），这与该亚型在发育迟缓和限制性及/或重复性行为类别中的高分相一致，并且该亚型中的个体表现出明显较低的 ADHD、焦虑和抑郁水平，这与他们的表型特征所预期的一致。

适度挑战（Moderate challenges）亚型：占参与者的34.5%（n=1860）。尽管“适度挑战”亚型的个体在这些测量类别中的得分低于其他孤独症儿童（上图 d），但亚型中的所有个体在SCQ（唯一包含兄弟姐妹作答的诊断问卷）上的得分仍显著高于非孤独症兄弟姐妹，这支持了他们的孤独症诊断（上图 b、d）。

广泛受影响（Broadly affected）亚型：占参与者的10.3%（n=554）。得分始终高于其他孤独症儿童。广泛影响，其特点是广泛的挑战，包括限制和重复的行为，社会沟通，发育迟缓，情绪失调，焦虑和抑郁（上图 b、d）。该亚型在几乎所有测量的共发生状况中都表现出显著的富集，其中在ADHD、焦虑和重度抑郁方面的诊断水平与社会/行为亚型匹配或超过（下图a)，反映了表型谱的富集（上图b）。

与没有明显发育迟缓的两个亚型相比（即社交和行为亚型、适度挑战亚型），发育迟缓较严重的两个亚型（即伴发育迟缓的混合孤独症亚型和广泛影响亚型），也显示出明显的认知障碍水平、语言能力水平较低且诊断年龄早得多。此外，平均干预（如药物、咨询、物理治疗或其他形式的治疗）数量在广泛受影响亚型和社会/行为亚型的最高（下图 b）。

这四种亚型在一个独立的孤独症队列中得到了很好的复制，这个队列由训练有素的临床医生Simons Simplex Collection （SSC）进行了深入的表型分析。

重要的是，研究人员强调，这些分类可能并非一个明确的、全面的分组，而是一个起点。这并不意味着一定只有4个亚型。研究人员认为这表明至少存在4个亚型，这4个亚型与临床和生物学相关的类别意义重大。

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亚型是根据表型划分的

也就是说，只关注特质（traits），而不考虑遗传学。当研究团队开始研究每个类别中的遗传学时，他们对结果感到惊讶：在每个亚型中发现的遗传变异以截然不同的方式影响着生物过程，每种孤独症亚型都有自己的生物学特征。

不同亚型之间受影响的通路几乎没有重叠。更有趣的是，虽然受影响的通路——比如神经元动作电位或染色质组织——之前都被证明与孤独症有关，但每个通路在很大程度上都与不同的亚型相关。

广泛受影响亚型的儿童表现出最高比例的有害从头突变（即非遗传自父母的突变），而只有伴发育迟缓的混合孤独症亚型的儿童更有可能携带罕见的遗传性基因变异。虽然这两种亚型的儿童都具有一些重要的共同特征，例如发育迟缓和智力障碍，但这些基因差异表明，在表面上相似的临床表现背后，存在着不同的机制。

值得注意的是，研究小组还发现，不仅哪些基因受到突变的影响，而且它们何时被激活也因亚型而异。

基因在特定时间开启和关闭，引导不同的发育阶段。不同孤独症亚型在基因干扰对大脑发育的影响时间上存在差异（下图 a）。虽然孤独症的大部分遗传影响被认为发生在出生前，但在社交和行为亚型中，受影响的基因大多在出生后才活跃（称为“trans up”和“up”基因），而且这一组儿童也很少出现发育迟缓，平均诊断年龄也最晚。伴有发育迟缓的混合孤独症亚型的情况正好相反，受影响的基因大多在出生前就活跃了，主要在胎儿和新生儿阶段，在发育后期表达下降（称为“trans down”和“down”基因）。适度挑战亚型在大多数产前基因集中表现出富集，尽管该类别中受影响的基因往往比伴发育迟缓的混合孤独症亚型中受影响的基因具有更低的进化约束，这可能是导致临床结果差异的原因。最后，广泛受影响亚型对所有趋势都显示出显著性，表明跨发育阶段和细胞类型的广泛失调。因此，该项研究结果表明，失调基因的发育时间存在亚型特异性差异，这些差异对应于亚型之间临床里程碑和临床结果的差异。