自闭症的潜在治疗方法：新研究发现基因疗法可以治疗皮特·霍普金斯综合症

来自UNC神经科学中心Ben Philpot博士实验室的新研究发现，在皮特-霍普金斯综合症（一种罕见的单基因神经发育疾病）的动物模型中，恢复失去的基因活动可以防止许多疾病症状。皮特-霍普金斯综合征是一种罕见的遗传病，由18号染色体上的TCF4基因的突变引起。

皮特-霍普金斯综合征的特点是发育迟缓，潜在的呼吸系统问题，如发作性过度换气和/或清醒时屏住呼吸，反复发作/癫痫，胃肠道机能差，缺乏语言能力，以及独特的面部特征。被诊断为皮特-霍普金斯综合征的儿童常常有快乐和活泼的态度，经常微笑和大笑。

皮特-霍普金斯综合征在一般人群中的发病率尚不清楚。然而，一些估计认为皮特-霍普金斯综合征的发病率在1/34000到1/41000之间。这种疾病对男性和女性都有影响，而且不限于某个单一的种族群体。

皮特-霍普金斯综合症被归类为自闭症谱系障碍，有些患者被诊断为自闭症、"非典型"自闭症特征，和/或感觉统合功能障碍。许多研究人员认为，由于皮特-霍普金斯综合症与自闭症和其他疾病的遗传联系，治疗皮特-霍普金斯综合症将导致对类似疾病的治疗。

北卡罗来纳大学医学院的研究人员首次表明，产后基因治疗可能能够预防或逆转皮特-霍普金斯综合症的许多负面影响，这是一种罕见的遗传性疾病。严重的发育迟缓、智力障碍、呼吸和运动异常、焦虑、癫痫，以及中度但明显的面部异常都是这种自闭症谱系障碍的症状。

科学家们在《eLife》杂志上发表了他们的研究结果，他们创造了一种实验性的、类似基因治疗的技术，以恢复皮特-霍普金斯综合症患者的基因缺陷的正常功能。这种药物治疗防止了疾病指标的发生，如焦虑样行为、记忆障碍，以及在新生小鼠中受影响的脑细胞中的异常基因表达模式，否则将成为该综合征的模型。

高级作者、UNC医学院细胞生物学和生理学Kenan杰出教授、UNC神经科学中心副主任Ben Philpot博士说："这一首次原则性证明表明，恢复皮特-霍普金斯综合症相关基因的正常水平是一种可行的疗法，否则没有具体的治疗方法。"

大脑切片图像：蛋白质Cre（绿色）通过AAV作为基因疗法传递给细胞。资料来源：菲尔波特实验室（UNC医学院）。

大多数基因是成对遗传的，一个来自母亲，一个来自父亲。当基因TCF4的一个拷贝缺失或突变，导致TCF4蛋白水平不足时，皮特-霍普金斯综合症就会在孩子身上出现。通常情况下，这种缺失或突变在受孕前的父母卵子或精子细胞中自发发生，或在受孕后胚胎生命的最初阶段。

自澳大利亚研究人员于1978年首次描述该综合征以来，全世界仅有约500例该综合征的报告。但没有人知道该综合征的真正流行率；一些估计表明，仅在美国就可能有超过10000个病例。

由于TCF4是一个"转录因子"基因，是控制至少数百个其他基因活动的总开关，它从发育开始就被破坏，导致许多发育异常。原则上，通过尽早恢复正常的TCF4表达来防止这些异常是最好的治疗策略--但它还没有被测试过。

Philpot的团队在第一作者Hyojin (Sally) Kim博士（研究期间Philpot实验室的一名研究生）的领导下，开发了一个皮特-霍普金斯综合症的小鼠模型，其中小鼠版本的TCF4的水平可以可靠地减半。这个小鼠模型显示了该疾病的许多典型症状。从胚胎期开始恢复该基因的全部活性可以完全防止这些症状。研究人员还在这些最初的实验中发现，基本上所有类型的神经元都需要恢复基因活性，以防止皮特-霍普金斯症的出现。

接下来，研究人员建立了一个概念验证实验，模拟真实世界的基因治疗策略。在工程小鼠中，大约一半的小鼠版Tcf4的表达被关闭，研究人员使用一种病毒传递的酶，在小鼠刚出生时，在神经元中再次开启缺失的表达。对大脑的分析显示，在接下来的几周内，这种活动得到了恢复。

尽管与正常小鼠相比，接受治疗的小鼠的大脑和身体适度变小，但它们并没有出现在未经治疗的皮特-霍普金斯模型小鼠身上的许多异常行为。例外的是天生的筑巢行为，接受治疗的小鼠起初似乎不正常，尽管它们的能力在几周内就恢复了正常。

治疗至少部分地扭转了在未经治疗的小鼠身上看到的另外两种异常情况：受TCF4调控的基因水平改变，以及脑电图（EEG）记录中测量的神经元活动模式改变。

Kim说："这些发现提供了一个希望，即未来的基因疗法将为患有皮特-霍普金斯综合症的人提供重大好处，即使是在产后提供；它将不需要在子宫内诊断和治疗。"

Philpot和他的实验室现在计划探索他们的策略在生命后期阶段应用于皮特-霍普金斯小鼠时的有效性。他们还计划开发一种实验性的基因疗法，其中人类TCF4基因本身将通过病毒传递到皮特-霍普金斯小鼠模型中--这种疗法最终可以在皮特-霍普金斯综合症儿童身上进行测试。

菲尔波特说："在这里的结果表明，还有其他恢复TCF4的方法可以发挥作用，包括提高剩余的、良好的TCF4拷贝的活性的治疗。"

这项研究得到了皮特-霍普金斯研究基金会的Ann D. Bornstein资助，国家神经疾病和中风研究所（R01NS114086），爱沙尼亚研究委员会，以及宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院孤儿疾病中心（MDBR-21-105-皮特-霍普金斯）的支持。