2012年,台湾地区的一个特殊家庭引起了医疗界和科学界的关注。父亲患有自闭症,母亲患有多动症,他们的孩子继承了双方的基因缺陷,表现出严重的自闭症状。
父亲缺失的染色体片段上,包含7个基因,其中6个都有过基因敲除小鼠研究,但尚未发现跟自闭症存在关联。最后一个基因——SH3RF2(又称POSH2)研究最少,但是最有潜力,因为人们曾在12名自闭症患者中发现过这个基因的突变现象。
中科院遗传与发育生物学研究所许执恒课题组是少数研究过这个基因的团队。他们决定建立一个SH3RF2的基因敲除小鼠模型,在动物体内研究这个基因对神经发育和行为的影响。
在实验中,他们惊喜地发现,这些SH3RF2基因单拷贝缺失的小老鼠们,还真的有点不寻常。
相比普通的小鼠,这些小鼠更喜欢用两条后腿站立,常常突然跳到天花板上,还频繁地把不能吃的玻璃球埋藏起来。
“这些都叫刻板行为。”许执恒表示。人类自闭症患者中,也普遍存在重复刻板行为。
除了刻板行为外,自闭症常见的表型还包括社交障碍和语言发育异常。
研究人员设计了两种最容易激发小鼠交流欲望的情境,然后用超声测试来检测它们的交流强度。
第一种,把没断奶的SH3RF2+/-小鼠宝宝从父母身边拿走,它们呼唤妈妈的叫声,明显少于普通的小鼠幼崽。
第二种,把陌生的雌性小鼠引见给成年雄性SH3RF2+/-小鼠,这些雄鼠在叫声的频率和持续时间上,也明显少于正常同类。
看来亲情和爱情都出了点问题。
通过观察SH3RF2+/-小鼠的神经系统结构,并检测它们神经活动的电生理信号,研究人员发现这些基因敲除小鼠存在大脑海马树突棘发育缺陷、谷氨酸能受体亚基组成异常和兴奋性突触传递异常等问题。
最重要的是,这些缺陷有选择地发生在左侧大脑。而临床患儿的功能磁共振结果早已揭示,人类自闭症患者正是存在左半球脑功能障碍。
北京师范大学章晓辉课题组负责检测小鼠神经系统的电脉冲,他们发现SH3RF2+/-小鼠左侧大脑输入的信息明显较少。他表示,在此之前,自闭症患者为什么存在单侧大脑缺陷这个问题,并没有很明确的科学解释。章晓辉相信这是他们研究的一大亮点。
(《中国科学报》12.24 李晨阳)