2018-11-27 06:34:01
自闭症幼儿的大脑对语言的反应与基因表达的改变有关

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由塞浦路斯大学和加州大学圣地亚哥医学院的研究人员领导的国际科学家小组已经确定了血液白细胞中分子基因表达活性与改变的神经反应之间未知的大规模关联。用功能磁共振成像(fMRI)测量自闭症幼儿。

该研究结果于11月26日在线发表在Nature Neuroscience杂志上。

大脑基因 - 大脑关联在被诊断患有自闭症谱系障碍(ASD)的幼儿中发生不同,并且与具有ASD的幼儿和良好的语言发展或通常发育幼儿相比,其语言发展较差。这种大规模的关联涉及大量基因,其中许多基因通常在许多组织中表达,包括脑和白细胞,一种血细胞。

“参与产前大脑发育的其他工作中涉及的许多基因都是人类特异性的,与声乐学习有关,而且重要的是,其他基因和死后研究直接涉及ASD,”第一作者迈克尔说。 Lombardo,博士,塞浦路斯大学心理学助理教授。 “研究结果表明,不同的分子生物学机制支撑着ASD幼儿亚型的功能性大脑发育,语言结果不佳,而这种生物学在这些结果已知之前就存在了。”

因此,作者说,这项工作表明血液白细胞中的功能性神经影像学测量和基因表达水平可能提供一种新的体内方法来鉴定ASD中与脑相关的分子机制。

加州大学圣地亚哥分校医学院神经科学教授,共同资深作者Eric Courchesne博士说:“他们还展示了如何使用外周血样本来帮助我们了解大脑发育在整个生命周期中的动态变化。” “例如,这项工作背后的方法可以在未来用于监测患者的生物学在分子和神经系统水平如何响应治疗或不同结果的寿命变化。”

作者指出,自闭症的早期语言发展变化很大。 “一些患有自闭症的幼儿是言语最少的,而在另一个极端,许多人会像通常发育幼儿那样培养语言,”隆巴多说。 “一个重要且长期存在的问题是,自闭症中这些非常不同的语言特征是否是指向不同生物学基础的亚型区别。”

“我们需要更好地理解自闭症中不同早期语言发展的生物学基础,因为早期语言能力是早期干预反应和晚年结果的最重要预测因素之一,”Courchesne说。 “如果我们能够理解生物学,那么这可能会对未来的研究工作产生重大影响,研究如何最好地促进生物学的改变,从而大大改善患者的长期疗效。”

在加州大学圣地亚哥分校医学院,由Courchesne和联合资深作者Karen Pierce博士组成的研究小组,神经科学教授和加州大学圣地亚哥分校自闭症中心Courchesne的联合主任,收集了来自118名幼儿,平均年龄29个月或不到2.5岁,测量基因组中所有蛋白质编码基因的转录活性。

加州大学圣地亚哥分校的团队还在幼儿自然睡眠期间收集了fMRI数据,同时被动地接触到语音刺激。利用每年从1岁到4岁重复收集的行为临床评估数据,皮尔斯将患有自闭症的幼儿分为三种情况,这些亚型在三到四岁时表现出差的或良好的语言结果。

然后Lombardo使用先进的生物统计学分析将基因聚类成高度相关的“基因模块”,评估模块中与全脑神经反应相关的活动。研究人员发现,与语音神经反应相关的模块活动在整个基因组中广泛存在,包括以协调方式工作的数千个基因。

作者说,这一发现与活体患者的体内fMRI反应高度相关,并且是一种方法上的进步,可以帮助改善临床医生如何评估哪些人对不同类型的治疗有反应。

“提高ASD理解的最大挑战之一是缺乏一种方法来确定哪些基因活动差异是初始大脑差异和ASD幼儿临床症状的基础,”Courchesne说。 “这是因为直接测量基因活动对活幼儿的大脑是不可接近的。因此,直到现在,新出现的脑功能障碍和临床症状的基因活动差异仍然是未知的。

“我们的方法利用了大量ASD相关和产前脑相关基因和基因网络在容易接近的非脑组织(如白细胞和大脑)中广泛表达的事实。通过仔细分析这样的早期年龄基因活动,有可能促进对ASD幼儿生物学这一关键生物学的理解。这种独特的方法不仅可以对理解ASD的分子基础产生巨大影响,而且可以如何监测生物学的变化作为早期的功能。我们认为这种将可用外周样本(如血液)中的分子机制与使用神经成像的大脑体内测量联系起来的方法对我们有很大帮助。“

Courchesne说研究人员计划在临床相关方向扩展他们的工作,例如监测ASD亚型的治疗反应,并潜在地利用基因表达,fMRI和临床测量得到的信息来开发工具,以便在很早的时候更好地预测ASD幼儿的语言结果年龄。

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