少了這個基因,就可能「注孤生」
小二黑是一個年輕力壯的單身漢,和另外四個單身漢一起住在沒有愛情的公寓里。
直到有一天,他被帶到一個打掃得乾乾淨淨的單間,然後命運的大門為它敞開了。
一隻小女老鼠邁著性感的貓步向它走來。
然而——
小二黑沒有轉身,沒有亮燈,他看了她一眼,然後默默走了
默默走了
走了
走
了
小二黑是一隻患有自閉症的老鼠,它身上的一個基因已經被科學家動了手腳。
這個基因叫SH3RF2(多看一會兒,下文還會一直出現)
科學家們歷經千辛萬苦,培養出一批敲除掉這個基因的雜合子小鼠(SH3RF2+/-)。以它們為主角,導演了一出出「家庭+倫理+愛情+動作」的大片。
這些小鼠出生後,很快表現出與其他同類不同的行事風格。
比如:
喜歡發動攻擊
雜合子小鼠經常和兄弟打架
喜歡兩腿站立
雜合子小鼠更頻繁做直立動作
喜歡飛檐走壁,喜歡藏寶遊戲
雜合子小鼠更頻繁地突然起跳,更頻繁地埋藏彈珠等不能食用的東西
就是不喜歡任何社會關係
雜合子小鼠對同伴的勾搭無動於衷
繼而,它們接受了從親情到友情到愛情的重重「考驗」。
愛情篇
回到開頭「非誠勿擾」的那一幕,不管科學家大大們介紹來的小姑娘多麼身量苗條、體格風騷,它們都不會像隔壁的同齡小夥子那樣猴急猴急。
友情篇
小二黑們「鼠在家中坐,客自遠方來」。但不管來的是老夥計還是新朋友,他一律興趣缺缺,跟隔壁喜新厭舊的同齡小夥子相比,也完全不一樣。
親情篇
出生第八天,還沒斷奶的男寶寶們就從爸媽身邊被帶走。相比正常的小鼠寶寶,小二黑他們對媽媽的呼喚,頻率和長度都比較低。
也就是說,SH3RF2+/-雜合子小鼠表現出了自閉症的常見表型:刻板行為、社交障礙和語言發育異常。
科學家們沒有就此滿足,他們接下來有了更驚人的發現。
他們用了一些方法去檢測這些小鼠大腦的結構和功能。發現數據跟數據之間差異特別大,但一平均下來,又沒有顯著的組間差異。
就比如一個組裡既有獅子市長,也有Mr. Big,平均下來和隔壁的狐狸軍團也差不多。
這是咋回事呢?
科學家靈機一動:會不會同一個體的左右腦半球之間,也存在差異呢?
接下來,他們把小鼠大腦左右兩個半球的數據分開進行統計。
AMAZING!
果然,這些小鼠的神經系統缺陷主要集中在左側大腦,而臨床磁共振結果顯示,人類自閉症患者正是存在左半球腦功能障礙!
這可能是學術界第一次對這個現象做出了機制層面的解釋!
關於一些科研的細(八)節(卦)問題,小編進一步採訪了主導這項研究的兩位科學家——中科院遺傳發育所研究員許執恆和北京師範大學教授章曉輝。
他們是第三次合作的老搭檔了(右為許執恆,左為章曉輝)
Q1:為什麼你們只拿雄性小鼠做實驗,說,這是性別歧視嗎?
A:絕對沒有!雄性小鼠的心態和行為受激素影響比較小。如果用小母鼠做實驗,萬一她誰都不想理,只是因為來了大姨媽呢?
Q2:既然基因敲除的小鼠不喜歡異性(也不喜歡同性),它們怎麼生出這麼多用來參與實驗的小鼠呢?
A:我們為這個也操碎心了!一開始想全部用SH3RF2+/-小鼠進行繁殖,這樣能得到更多的SH3RF2+/-後代(孟德爾定律不用解釋吧?)但我們最後更傾向用野生型的雄性小鼠和SH3RF2+/-雌性小鼠交配。
至少得有一方主動,對吧?
Q3:說來說去,為什麼參與實驗的都是雜合子(SH3RF2+/-)小鼠呢?純合子(SH3RF2-/-)都被吃了嗎?
A:主要是因為在人類中發現的自閉症患者就是SH3RF2+/-基因型。
其實我們在純合子小鼠中也發現了一些amazing的現象,但是一篇論文寫不下了。請期待續集!
Q4:……能稍微劇透一點嗎?
A:唔……你知道雨人吧?有些高功能自閉症患者也是與眾不同的天才,我們發現有些缺失SH3RF2基因的小鼠也表現出了優異的學習記憶能力。
電影《雨人》劇照
哈哈哈,真是real耿(可)直(愛)的科學家!
精彩跌宕的科研故事講完了,接下來我們來談一些沉重的話題。
全球範圍內,自閉症的患病率都在顯著增加,大約每10000人中就有62人患病。而美國的數據更是驚人:每68人中就有1個自閉症患者。
自閉症對人生對家庭的影響都是巨大的。
即便是占患者比例約10%的高功能自閉症患者,即便他們中的一些有著異於常人的天賦,也無法抵消人生中額外的苦難和困境。
電影《地球上的星星》劇照
許執恆之所以盯上了SH3RF2這個基因,正是因為一個不幸的台灣家庭。
在這個家裡,父親患有自閉症,母親患有多動症,他們的孩子繼承了雙方的基因缺陷,表現出比父親更嚴重的自閉癥狀。
檢測發現,父親少了一段染色體,而這段染色體上一共有7個基因。其中6個基因做過動物模型實驗,目前都沒有發現與自閉症相關。
只剩下SH3RF2,研究最少,但最可疑——人們曾在12名自閉症患者中發現過這個基因的突變現象。
迄今為止,人們已經發現了大量可能與自閉症相關的風險基因,光是「單基因型」自閉症相關的風險基因就超過了400個。
但與此同時,只有個別風險基因能佔到所有自閉症病例的1%以上。
而且這些所謂的風險基因中,絕大多數都沒有經過動物實驗的驗證。
也就是說,我們尚不能通過鑽研某幾個特定基因,來發展產前診斷或確定所有自閉症患者的發病機制。
從兩位科學家的陳述也可以看出,要製作一個好的基因改造自閉症動物模型,是非常不容易的。
有緣看到這篇文章的朋友,你們會不會也萌生出研究自閉症等疾病的夢想?
畢竟科學研究的過程如此精彩,看到成果的時刻激動人心,而你的發現,有可能make a difference,有可能改變這個世界。
論文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.11.044
論文近日在線發表於Cell Reports。許執恆研究組的王碩和章曉輝研究組的譚寧東為共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金和中科院不同項目的支持。
許執恆課題組(帶家屬)
章曉輝課題組(部分成員)
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