小鼠对人:自闭症研究中的动物模型和细胞模型

非人类模型系统使我们能够增强对许多疾病的疾病机制的理解。这些模型为确定供人类使用的药物和治疗开发目标提供了宝贵的工具。啮齿类动物(如小鼠和大鼠)和干细胞模型的使用在整个自闭症研究中广泛传播,但这些动物和干细胞模型的使用允许哪些发现,以及它们是如何导致治疗的?

为什么要使用动物模型?

在孤独症研究中,动物模型提供了一个有价值的工具,可以填补大脑机制改变导致孤独症谱系障碍(ASD)行为缺陷表现的知识空白。

ASD动物模型的产生依赖于遗传和环境研究的结果,这些研究告诉我们ASD表型的相关损伤。在所选择的物种中模拟侮辱(如基因突变),以模拟我们在自闭症患者中观察到的缺陷,并允许在分子、细胞和大脑水平上系统地研究改变的机制。

©拉玛

例如,对动物模型的研究可以解决特定基因突变对以下方面的生物学效应问题:(1)神经细胞之间相互作用的强度(称为突触可塑性),(2)共同调节特定行为的大脑区域之间通信的完整性(称为大脑回路)和(3)关于认知、运动和社会行为。对这些问题的回答为未来专注于药物发现和开发的研究提供了平台

动物模型也被用于测试可翻译的生物标记物,这是一种可以在人类和动物受试者中进行比较评估的方法。一旦确定,这些生物标记物可以作为工具,在动物模型中检查潜在疗法的疗效,预测其在人类受试者中的效果,并为临床试验提供信息。

西弗自闭症中心的研究

在西弗自闭症研究中心,我们正在研究几种ASD风险基因突变的小鼠和大鼠模型,包括SHANK3,导致Phelan-McDermid综合征(PMS)和FMR1基因,导致脆性X综合征.通过采取上述方法,我们发现在小鼠模型中使用IGF-1治疗时,基因突变Shank3该基因改善突触可塑性和运动缺陷。

这些发现构成了研究的基础胰岛素样生长因子-1在经前综合症患者中的临床试验这项研究确立了IGF-1治疗经前综合症的可行性,为进一步了解ASD相关突触功能障碍的靶向治疗提供了概念证明。

另一个例子来自我们最近的研究在ASD的大鼠模型上Shank3-基因缺失的大鼠,该基因在Shank3基因这些老鼠表现出社交行为和注意力缺陷,重现了经前综合症的神经精神特征。模型缺陷的性质使我们测试了亲社会激素催产素对突触可塑性和行为缺陷的影响。

我们发现催产素显著改善了社会记忆、注意力和突触可塑性缺陷,表明催产素可能对经前综合症患者的社会和非社会缺陷具有治疗潜力,支持我们正在进行的催产素临床试验。在该中心,我们还使用该模型开发基于脑电图(EEG)的生物标记物,我们可以在未来的研究中使用该标记物来测试新疗法的疗效。

干细胞

干细胞的研究在孤独症研究中也得到了很多关注。干细胞可以从血液或皮肤样本中产生,并分化为神经细胞,在实验室中进行检测。干细胞衍生的神经细胞克服了与活体神经元接触受限的问题,能够识别改变的分子和细胞机制,并允许在个人层面上测试药物的有效性。

干细胞还可以有效地进行高通量小分子筛选,从而加速发现具有潜在治疗效果的新分子。在西弗中心,我们继续开发干细胞在孤独症研究中的应用,并将每一位到我们诊所就诊的受影响个体、其父母,以及在可用时未受影响的兄弟姐妹纳入本研究。


收听西奈山医院6月5日,美国东部时间上午11点/格林尼治时间下午3点,听我自己,Harony Nicolas博士,在西弗中心就自闭症研究中使用的动物和细胞模型这一主题进行更深入的演讲。

了解更多关于西弗自闭症中心的信息www.seaverautismcenter.org

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