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新闻 自闭症研究的最新进展。
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斑马鱼品系揭示了自闭症基因的广泛影响

通过/ 2021年1月11日
斑马鱼头部彩色CT扫描图。
学校发呆:与自闭症有关的基因发生突变的斑马鱼,白天的睡眠时间比野生的同类短。

冯国洪/科学照片图书馆

自闭症相关基因的突变导致斑马鱼的大脑活动、感官知觉和睡眠-觉醒周期的各种变化,这是根据今天在美国国家海洋学学会上展示的两张海报的数据得出的2021年全球连接体神经科学学会。(摘要链接仅适用于会议的注册与会者。)

斑马鱼越来越被认为是研究神经发育的一种很有前途的生物模型,因为它们的幼鱼或幼虫是透明的,可以实时成像整个大脑。鱼也生长得很快,研究人员可以简单地在水中添加药物来测试效果。

的研究人员艾伦·霍夫曼他在耶鲁大学(Yale University)的实验室使用CRISPR/Cas9和其他基因编辑技术,培育出多个斑马鱼系,这些斑马鱼系的10个自闭症相关基因都发生了突变,其中包括CNTNAP2,SCN2A,CHD8,DYRK1AGRIN2B。它们为每个基因创造了至少两条不同的线条。

他们对6天大的鱼幼虫的大脑进行了成像,用一种能识别所有神经元的化学物质标记其中一些,用一种只能识别活跃神经元的化学物质标记另一些。这种标记使研究人员能够识别变化大脑大小和活动在不同的菌株中。

例如,DYRK1A同源基因变异的鱼类比野生鱼类的大脑更小天英陈霍夫曼实验室的一名研究人员介绍了这项研究。体积的缩小在前脑尤为明显,前脑负责复杂的认知功能,包括类似于人类大脑皮层的结构。

这些鱼的中脑活动也减少了,中脑是大脑中与感官知觉、睡眠和清醒以及运动控制相关的部分。它类似于脑干在人类身上。

沉睡的时间:

在另一套实验中,研究人员将5天大的幼虫斑马鱼放入一个实验室菜肴中的96个井中的每一个。记录他们的行为带着摄像机。高科技软件监测斑马鱼对一秒闪光或一秒黑暗的反应。

野生斑马鱼把身体扭曲成一个弧形,然后开始游泳。但研究小组发现,转基因品种的反应不同。例如,SCN2A同源基因突变的鱼对闪光和黑暗秒都表现出夸张的反应,而DYRK1A鱼只对黑暗秒反应减弱。

研究人员还跟踪了鱼在两天两夜的活动水平和每分钟的睡眠-觉醒周期。有变化的鱼TBR1他们发现,同系物在白天比对照组更活跃,而那些CHD8同系物在白天干扰睡眠的时间比野生鱼类短。

“这并不是说我们试图在斑马鱼身上模拟自闭症,”他说赫楞Weinschutz门德斯他是霍夫曼实验室的博士后研究员,展示了第二张海报。但通过测试各种各样的基本功能和行为,“我们实际上是在试图理解这些基因,以及敲除这些基因会产生什么影响。”

研究小组发现,具有相同基因突变的不同菌株具有相似的行为特征。但当涉及到不同基因突变的鱼类时,“事实是,我们发现了很多差异,”Weinschutz Mendes说。“尽管这使得数据分析变得更加复杂,但它也描述了自闭症是什么——它是非常多样的。”

该研究小组计划找出可能逆转突变鱼体内某些变化的药物。作为第一步,他们在野生鱼类中筛选了超过750种经美国食品和药物管理局批准的药物,寻找与转基因鱼的行为相反的药物。

例如,在野外鱼类中减少正常惊吓响应的药物可能是在模型应变中抑制明显的惊吓响应的良好候选者。研究人员表示,药物的机制也可能给出关于受影响的途径的提示。

更多的报告来自2021.神经科学学会全球的连接体