孤獨(dú)癥譜系障礙（Autism Spectrum Disorder，ASD）又稱(chēng)孤獨(dú)癥或自閉癥，是以社交功能受損和刻板重復(fù)行為為核心癥狀的一類(lèi)發(fā)育障礙性疾病，影響世界上近1%的人口，成為全球重大公共衛(wèi)生問(wèn)題。孤獨(dú)癥患兒通常在嬰幼兒早期發(fā)病，癥狀持續(xù)終身，絕大部分患者無(wú)法獨(dú)立生活。由于對(duì)孤獨(dú)癥核心癥狀的病理機(jī)制缺乏了解，目前尚無(wú)有效藥物進(jìn)行臨床干預(yù)。

近日，復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院王紅艷教授團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院公曉紅副教授等在 Molecular Psychiatry 期刊發(fā)表了題為：A recurrent SHANK1 mutation implicated in autism spectrum disorder causes autistic-like core behaviors in mice via downregulation of mGluR1-IP3R1-calcium signaling 的研究論文。

該研究通過(guò)遺傳改造的小鼠模型解析病源性突變的致病效應(yīng)，揭示了自閉癥核心癥狀的分子機(jī)制。

據(jù)報(bào)道SHANK基因家族的SHANK2和SHANK3基因與自閉癥密切相關(guān)，但是SHANK1基因由于其基因敲除小鼠缺乏自閉癥樣表型而被長(zhǎng)期忽視。

研究他的對(duì)自閉癥病例及對(duì)照人群進(jìn)行測(cè)序篩查時(shí)，發(fā)現(xiàn)SHANK1基因編碼區(qū)在兩個(gè)獨(dú)立病例中重復(fù)了相同的錯(cuò)義突變c.2621G> A (p.R874H)，生物信息學(xué)分析和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)均顯示該突變具有強(qiáng)致病性。

為了在體內(nèi)水平確認(rèn)并系統(tǒng)研究該突變對(duì)自閉癥的致病性，研究他的構(gòu)建了同源突變敲入小鼠模型（Shank1 R882H-KI），且鑒定到社交障礙和刻板重復(fù)行為這兩個(gè)自閉癥樣核心癥狀表型。該項(xiàng)研究全面整合模型小鼠行為學(xué)評(píng)估、神經(jīng)影像學(xué)定位受累腦區(qū)、神經(jīng)元形態(tài)及突觸結(jié)構(gòu)到相關(guān)信號(hào)及功能蛋白的分子變化，從不同層次全面闡明自閉癥核心癥狀的重要分子機(jī)制。

在敲入小鼠的行為學(xué)評(píng)估上，研究他的發(fā)現(xiàn)Shank1 R882H-KI小鼠模型僅表現(xiàn)自閉癥樣核心癥狀即社交障礙和刻板重復(fù)行為，而沒(méi)有焦慮樣行為、運(yùn)動(dòng)異?；?qū)W習(xí)和記憶障礙等共患癥狀，這在自閉癥相關(guān)錯(cuò)義突變KI小鼠模型中是首次發(fā)現(xiàn)?？紤]到共患癥狀本身會(huì)干擾自閉癥樣核心癥狀的評(píng)估，Shank1 R882H-KI小鼠無(wú)疑是探索自閉癥核心癥狀決定性分子事件的理想模型。

Shank1 R882H-KI小鼠具有社交缺陷和刻板重復(fù)行為

繼而研究他的借助活體結(jié)構(gòu)磁共振成像鎖定了Shank1 R882H-KI小鼠腦結(jié)構(gòu)變化的關(guān)鍵腦區(qū)為額葉、海馬和小腦。通過(guò)定量蛋白質(zhì)組學(xué)和免疫印跡實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在這三個(gè)關(guān)鍵腦區(qū)出現(xiàn)一致性的mGluR1-IP3R1-calcium信號(hào)通路的顯著下調(diào)，其中Homer蛋白為mGluR1受體識(shí)別Shank1蛋白所必須，額葉（Homer2）、海馬（Homer1）和小腦（Homer3）三個(gè)腦區(qū)中特異性高表達(dá)的Homer蛋白均分別顯著下調(diào)。

既往研究發(fā)現(xiàn)并重視離子型谷氨酸受體在自閉癥發(fā)病中的作用，本研究結(jié)果首次明確了代謝型谷氨酸受體－鈣信號(hào)活性下調(diào)是自閉癥核心癥狀的關(guān)鍵分子事件，對(duì)自閉癥的致病機(jī)理理解又邁進(jìn)一大步。同時(shí)敲入小鼠表現(xiàn)出異常的神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能：樹(shù)突棘長(zhǎng)度和寬度減小，樹(shù)突棘密度降低，突觸后致密區(qū)（PSD）形態(tài)改變，海馬長(zhǎng)時(shí)程興奮（LTP）受損、基礎(chǔ)興奮性傳遞減弱。

該研究不僅揭示了mGluR1-IP3R1-calcium信號(hào)通路在自閉癥的致病機(jī)理中發(fā)揮關(guān)鍵作用，為針對(duì)自閉癥核心癥狀的藥物干預(yù)提供了潛在靶點(diǎn)。而且，Shank1 R882H-KI小鼠遺傳與核心癥狀的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系，為自閉癥核心癥狀的精準(zhǔn)防控提供了可靠的動(dòng)物模型。同時(shí)，這一人源致病性點(diǎn)突變小鼠模型的疾病表型充分闡明了Shank1基因是重要的自閉癥致病基因。