孤独症研究面临的挑战:将基因发现转化为新疗法

昨天,美国的孤独症意识月接近尾声。为了纪念这一天,Joseph Buxbaum博士Silvia De Rubeis博士西弗孤独症研究和治疗中心的研究人员告诉我们有关孤独症的状况以及其背后的遗传学探索。

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遗传学和基因组学研究给自闭症患者及其家庭带来了希望。

孤独症谱系障碍(通常简称为孤独症)描述了一组神经发育障碍,表现为一系列残疾被诊断为自闭症当他们在社会交流和社会互动方面持续存在缺陷时,受限制的行为、兴趣或活动模式。

美国政府最近发布的一份报告疾病控制和预防中心美国疾病预防控制中心(CDC)指出,美国68名儿童中有1名患有孤独症,而男孩被诊断为孤独症的可能性几乎是女孩的5倍(42名男性中有1名,189名女性中有1名)。这些数字正在急剧增加:患病率比2012年报告的(88名儿童中有1名)高出30%。

这是否反映了自闭症发病率的真实上升?虽然我们不能排除风险的适度变化,但流行病学研究表明,这种增加可能是由于提高认识和医疗监测,以及使用标准化标准改进诊断而夸大的。

孤独症的遗传学

孤独症是一种复杂的疾病,许多因素导致了孤独症的易感性。对家庭和双胞胎的研究表明了一个强大的遗传成分:在拥有相同DNA的同卵双胞胎中,如果一个孩子患有孤独症,那么10个孩子中有7-9个患有孤独症,而在非同卵双胞胎中,这一比例下降到10个孩子中的1个。这种倾向的根源在于可能损害我们基因功能的突变。

直到最近,只有不到20%的孤独症病例被确定为遗传原因。在剩下的80%中,关于病因的不确定性增加了家庭的情绪负担,并在开发靶向疗法方面带来了挑战。目前还没有治疗孤独症的药物:基因研究是理解孤独症神经生物学和开发新疗法的第一步,特别是以个性化药物的形式。

正在进行的遗传学研究揭示了这种疾病遗传环境的复杂性:到目前为止已经发现了大约100个基因和50个染色体异常(综述)在这里),但据估计,500-1000个基因会增加风险。

利用新技术提升知识和加速发现

在过去两年中,使用越来越复杂的基因组技术(如全外显子组测序)的研究在发现新的风险基因方面取得了巨大进展。这些研究中的许多都集中在三重奏(患有自闭症的孩子及其亲生父母):将孩子的DNA与父母的DNA进行比较,可以识别新的基因(从头)突变。就在过去的两年里,对大约1000个三联体进行的全外显子组测序已经在18%的孤独症患者中确定了一个遗传原因。

为了加速发现,研究人员正在创建大型联盟自闭症测序联盟(ASC),包括我们在内的20多个国际研究小组的合作,由我们其中一人于2010年创建(Joseph Buxbaum博士)该联盟的目标是研究20000名参与者。我们现在正在完成对14000多个样本的分析,我们的数据确定了许多ASD基因,并揭示了孤独症的潜在途径。

遗传学研究有许多影响。基因发现对于准确诊断和预测其他症状至关重要。此外,可以在实验室模型(例如细胞或生物体)中复制遗传数据,为研究疾病的机制提供工具,并设计新的药物,从而实现更具针对性的医疗治疗。

事实上,动物模型的发现已经转化为单基因型孤独症的临床试验。例如,发现胰岛素样生长因子-1(IGF-1)对Phelan-McDermid综合征的小鼠模型具有有益的作用,已在西弗自闭症研究和治疗中心.

这项和其他正在进行的试验强调了应用于动物模型的遗传学发现如何转化为新的治疗策略。

基因组学研究在过去几年取得的巨大进展给孤独症患者及其家庭带来了希望:在未来几年中,将发现构成孤独症谱系障碍的大部分遗传因素。这将导致及时、准确的诊断,为家庭提供更有针对性的遗传咨询,并改善孤独症患者的生存质量支持和护理患者。

将新发现的基因映射到生物途径也将有助于开发利用现有药物(如用于Phelan-McDermid的IGF-1)或探索新化合物的新试验。最后,遗传学的进步将是通过将个人基因组学数据与临床实践相结合,开创个性化临床护理的第一步临时的治疗学。

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