孤独症AUTS2基因突变影响神经元发育

　　北京大学第六医院

　　杨康 王晗 贾美香 王力芳

　　1. 孤独症谱系障碍

　　1943年美国医生Leo Kanner首次提出孤独症这一诊断，后来经过各国临床医生、科研人员数十年坚持不懈的努力，找到了一些规律，并认为该疾病与其他神经系统疾病不同，不是单一的疾病，而是一类疾病的统称，并由2013年出版的《美国精神病学诊断与统计手册第五版》(DSM-V)将其统一归类为孤独症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder，ASD)。患者一般起病于婴幼儿期，于3岁前发病，且男性多于女性，男性约为女性的4-5倍。目前该类疾病的病因尚未明确，但经过数十年的研究积累，学界达成共识认为该类疾病是由于基因及环境共同作用的复杂疾病，其中主要病因与遗传因素有关，其贡献约为80%-90%。同时，目前对该病并无明确有效的预防和治疗手段，对病因的探索可帮助开发有效的预防手段及治疗药物。

　　2. AUTS2基因及罕见变异

　　基因，储存着我们人类的种族、血型、身高等的遗传信息。人类的生、老、病、死等一切生命现象都与基因有关。据估计，我们每个人都有大约2.5万个基因，其中任何一个基因的异常，均可能导致其翻译的蛋白质出现异常，蛋白质是我们身体发挥生物作用的物质，因此蛋白质的异常可能导致疾病的发生。

　　AUTS2基因(Autism Susceptibility Candidate 2)位于7号染色体上。最早是由美国的Sultana等研究人员在患有孤独症的双胞胎患儿身上发现，并与孤独症的发病建立起联系。国内外研究均发现部分孤独症患儿携带AUTS2基因的致病性变异。国内研究报道1例孤独症男性患者在7号染色体特定区域存在染色体结构的异常，进而破坏了AUTS2基因的正常结构。国外一项涵盖了荷兰、比利时、英国、美国和加拿大共计49684例智力障碍(Intellectual Disability, ID)或先天性异常(Multiple Congenital Anomalies, MCA)患者的研究针对AUTS2基因进行筛查，发现24例患者(0.05%)携带AUTS2基因的突变。因此，AUTS2基因被认为可能是孤独症的易感基因。

　　另一方面，AUTS2基因的异常也与多种神经精神疾病有关，如精神分裂症、癫痫、注意力缺陷多动障碍、发育迟缓等。有研究表明通过人为降低AUTS2基因表达后，斑马鱼胚胎大脑的神经元数目减少并出现小头畸形。还有研究发现AUTS2基因异常的小鼠焦虑相关行为减少，记忆力减退以及发声异常。故该基因被认为可以调节发育期大脑神经元的生长、发育，并与胚胎早期胎儿的大脑正常发育息息相关。

　　罕见变异是指在人群中概率非常小(小于1%)的基因变异，它包括单个碱基改变的点突变(如同义、错义和无义突变等)和长度小于1 Kb的DNA片段的插入、缺失和重排等。其中无义、移码和剪切位点的突变由于可能会导致蛋白质截短、基因功能异常而被称为可能对基因功能产生破坏效应(likely gene-disrupting, LGD)的突变。孤独症遗传学研究发现数百个基因携带罕见变异，其中也包括AUTS2基因。这些罕见变异显著增加了孤独症的患病风险，约占孤独症病因的10%-30%。故对AUTS2基因罕见变异的研究可能会帮助进一步探明孤独症的发病原因。

　　3. AUTS2基因的罕见变异对神经元发育的影响

　　目前AUTS2基因罕见变异的国外报道较少，且因中国汉族人群基因与国外人群存在一定差异，同时也尚缺乏中国汉族人群孤独症AUTS2基因罕见变异的研究。因此，北京大学第六医院精神生化与遗传研究室孤独症课题组对AUTS2基因的罕见变异对大脑神经元发育的影响进行了进一步的研究。

　　本课题组对96例中国汉族孤独症儿童AUTS2基因进行了靶向测序，初步发现AUTS2基因上的6个罕见变异，并采用Sanger测序技术验证前期AUTS2基因靶向测序结果，扩大样本对前期发现的AUTS2基因6个罕见变异进一步验证，结果发现AUTS2基因上的2个罕见变异c.44G>T和c.1774C>G仅孤独症患者携带，在总样本862例孤独症患者中出现的频率均为0.12%(1/862)。之后课题组通过分子生物学实验方法将含有以上2个罕见变异的AUTS2基因导入实验乳鼠大脑的神经元中，替代了正常AUTS2基因的功能。结果发现，AUTS2基因的2个罕见变异c.44G>T和c.1774C>G可导致神经元树突的长度和分支数量显著减少，提示此2个罕见变异可影响神经元的发育。

　　4. 展望

　　孤独症谱系障碍是一类复杂的神经发育性疾病，目前该病病因尚未明确，缺乏有效的治疗手段。作为医务工作者，我们深知患者家属和患者的痛苦，并始终秉持着“以科学精神体现人文关怀”的理念，在为患者提供最优质临床服务的同时，不断进行科研攻关，尽我们所能力求以基因变异为切入点，探明该类疾病的病因，为将来新的预防手段及治疗药物提供思路和线索。