密歇根大学的研究人员发现，唐氏综合症患者体内基因的额外拷贝会导致小鼠神经元发育不正常。
所讨论的基因称为唐氏综合症细胞粘附分子或 DSCAM，也与其他人类神经系统疾病有关，包括自闭症谱系障碍、双相情感障碍和顽固性癫痫。
已知唐氏综合症的病因是 21 号染色体或 21 三体染色体的额外拷贝。但由于这条染色体包含 200 多个基因(包括 DSCAM)，唐氏综合症研究和治疗的一个主要挑战是确定哪个或哪些基因位于染色体上染色体有助于该综合征的具体症状。
密歇根大学生命科学学院的神经科学家 Bing Ye 说：“理想的治疗途径是识别导致疾病的基因，然后靶向该基因或与其协同作用的其他基因来治疗唐氏综合症的这一方面。”研究所和该研究的主要作者。
“但对于唐氏综合症，我们不能仅仅通过对患者基因组进行测序来找到此类基因，因为我们会发现至少 200 种不同的基因发生了变化。我们必须更深入地挖掘，找出哪些基因导致了哪些问题。”
对于这项工作，研究人员求助于唐氏综合症的动物模型。通过研究具有相当于小鼠 21 号染色体的第三个拷贝的小鼠，Ye 和他的团队现已证明 DSCAM 的额外拷贝如何导致神经元功能障碍。4 月 20 日发表在PLOS Biology上的一项研究描述了他们的发现。
每个神经元都有两组从细胞中心向外延伸的分支：树突，它接收来自其他神经细胞的信号，以及轴突，它向其他神经元发送信号。Ye 及其同事之前确定，由 DSCAM 编码的蛋白质过多会导致果蝇神经元中的轴突过度生长。
在他们对苍蝇的研究的指导下，该团队现在发现小鼠中的第三个 DSCAM 副本导致轴突生长和神经元连接(称为突触)增加，从而抑制其他神经元的活动。这些变化导致大脑皮层中其他神经元受到更大的抑制——大脑皮层是大脑中与感觉、认知和行为有关的部分。
“众所周知，这些抑制性突触在唐氏综合症小鼠模型中发生了变化，但这种变化背后的基因是未知的，”Ye 说，他也是UM 医学院的细胞和发育生物学教授。“我们在这里表明，额外的 DSCAM 副本是大脑皮层过度抑制性突触的主要原因。”
该团队证明，在只有两个 DSCAM 拷贝，但具有与人类21 号染色体基因相似的其他基因的三个拷贝的小鼠中，轴突生长表现正常。
“这些结果是惊人的，因为尽管这些小鼠有大约一百个基因的额外拷贝，但这个单一基因 DSCAM 的正常化可以挽救正常的抑制性突触功能，”医学院药理学和精神病学助理教授 Paul Jenkins 说，该研究的共同通讯作者。
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