通過(guò)編輯大腦中的基因來(lái)改變活體小鼠的行為

中國(guó)上海復(fù)旦大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院的研究人員進(jìn)行了全腦基因組編輯，旨在糾正與小鼠自閉癥譜系障礙(ASD)相關(guān)的單堿基突變。

在《自然神經(jīng)科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇論文《全腦體內(nèi)堿基編輯逆轉(zhuǎn)了Mef2c 突變小鼠的行為變化》中，該團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹了他們?cè)趹?yīng)用體內(nèi)基因編輯方面的革命性進(jìn)展，對(duì)臨床神經(jīng)科學(xué)具有重要意義。

該研究重點(diǎn)關(guān)注 MEF2C 基因內(nèi)的單堿基突變，該基因與人類 ASD 相關(guān)。MEF2C 在特定大腦區(qū)域(皮質(zhì)、海馬、杏仁核)高度表達(dá)，在神經(jīng)發(fā)育和突觸可塑性中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

MEF2C 基因突變會(huì)導(dǎo)致自閉癥譜系障礙 (ASD)，因?yàn)楦淖兊幕驎?huì)影響 MEF2C 蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，導(dǎo)致蛋白質(zhì)降解加速。由于參與神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)受損，神經(jīng)元形態(tài)異常，導(dǎo)致發(fā)育缺陷，如智力障礙、缺乏言語(yǔ)和重復(fù)行為。

為了改變突變基因的配置，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種名為 AeCBE 系統(tǒng)(載脂蛋白 B mRNA 編輯酶，催化多肽嵌入胞嘧啶堿基編輯器)的堿基編輯系統(tǒng)，將 C·G 堿基對(duì)轉(zhuǎn)換為 T·A 堿基對(duì)，而不會(huì)導(dǎo)致突變。雙鏈 DNA 斷裂。通過(guò)不允許雙鏈斷裂，該方法減少了插入缺失、意外添加或刪除的機(jī)會(huì)。

在實(shí)驗(yàn)中，攜帶 Mef2cL35P 突變的小鼠表現(xiàn)出模仿 ASD 特征的行為異常，如多動(dòng)、重復(fù)行為和社交異常。通過(guò)跨越血腦屏障的腺相關(guān)病毒注射 AeCBE 成功糾正了小鼠大腦中的突變，恢復(fù)了各個(gè)大腦區(qū)域的 Mef2c 蛋白水平并逆轉(zhuǎn)了行為異常。

這些發(fā)現(xiàn)為治療由單基因突變引起的遺傳性腦部疾病的潛在治療方法提供了有希望的結(jié)果。該方法在活體小鼠身上的成功凸顯了其在解決人類遺傳性神經(jīng)發(fā)育障礙方面的臨床意義。

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