北卡罗来纳州立大学的新研究提供了对天使综合症最早阶段的见解。这项工作还展示了如何利用人类大脑类器官来揭示影响人类发育的遗传性疾病。
安格曼综合症是一种与发育迟缓、智力障碍、言语障碍和运动问题相关的遗传性疾病。人们对天使综合症进行了大量研究，主要涉及小鼠的实验室研究和人类的自然历史研究。然而，尽管研究人员已经确定这种复杂的疾病与一种名为 UBE3A 的基因的行为有关，并且小鼠身上的有力证据表明，产前时期可能对疾病的发展很重要，但研究人员尚未找到一种方法来监测人类神经细胞疾病的最早阶段。
“显然，我们无法对发育中的人类进行研究，因此我们想知道是否有可能使用大脑类器官来研究 UBE3A 周围的分子动力学，”该研究论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程助理教授 Albert Keung 说。“基因何时开启?药物如何影响基因和神经元功能?基因在不同类型的细胞中表现是否不同?这些都是复杂的问题，但我们发现通过大脑类器官模型可以学到很多东西。”
人类大脑类器官是毫米大小的组织，由通常在大脑不同区域发现的细胞类型组成。它们是通过培养干细胞制成的。在这项研究中，研究人员在培养细胞后 17 周内监测类器官的行为。
例如，研究人员绘制了 UBE3A 在不同类型细胞和神经发育不同阶段关闭或开启的时间，以及每个细胞中该基因活跃的位置。这可以揭示一些问题，例如 UBE3A 可能在多大程度上调节其他基因的活性，以及何时提供治疗可能最有效。
研究人员发现的一件事是，UBE3A 似乎比任何人都知道的更早地在脑组织的发育中发挥着重要作用——甚至可能在培养类器官的三周内。
“我们有能力看到 UBE3A 在类器官中的行为如何随着时间的推移而变化，”该论文的第一作者、博士生迪拉拉·森 (Dilara Sen) 说。北卡罗来纳州立大学的学生。“我们还能够看到不同的药物如何影响基因的行为，以及这些变化如何影响类器官中神经元的功能。”
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