利用先进的遗传技术，科学家们创造了具有妥瑞氏症特征的小鼠

基因改变的啮齿动物可以帮助开发治疗脑部疾病的新疗法

罗格斯大学新不伦瑞克分校（Rutgers University–New Brunswick）的科学家们培育出的小鼠表现出与患有该疾病的人类相同的行为和大脑异常。

据《 美国国家科学院院刊》报道，研究人员使用一种称为CRISPR / Cas9 DNA编辑的技术，将患有妥瑞氏症的人类中发现的相同基因突变插入小鼠胚胎中的相应基因中。小鼠出生后，科学家们观察了它们的行为与没有基因突变插入的同窝小鼠的比较。插入的突变是由同一研究小组的一些成员发现的，他们花了十多年的时间专注于研究妥瑞氏症的遗传因素。

研究人员表示，这些发现表明，这些小鼠是研究妥瑞氏症神经生物学和测试新药的非常有用的模型。

“没有专门针对妥瑞氏症开发的药物，重新利用其他药物效果不佳，副作用太多，”共同资深作者Jay Tischfield说，他是罗格斯大学艺术与科学学院遗传学系的邓肯和南希麦克米兰杰出遗传学教授，也是图雷特症研究的先驱。“到目前为止，问题在于缺乏测试新药或现有药物的动物模型。

抽动秽语是一种影响儿童、青少年和成人的神经系统疾病。该病的特征是突然的、不自主的运动或称为抽搐的声音。抽搐可以是轻度、中度或重度，在某些情况下会致残。

抽动秽语障碍不会影响寿命，但它通常会对疾病患者和与他们互动的人的体验产生不利影响。美国疾病控制与预防中心估计， 每162名儿童中就有一名 患有这种疾病，尽管这个数字可能更高。

研究人员使用记录小鼠行为的相机并采用一种称为机器学习的人工智能形式，发现基因工程小鼠表现出在患有妥瑞氏症的人类中观察到的两个关键特征：它们从事重复的运动行为或抽搐，并且它们表现出神经科学家所谓的“感觉运动门控缺陷”，这是一种神经过程，大脑过滤掉冗余或不相关的刺激。

该研究的第一作者、遗传学、细胞生物学和神经科学系的研究助理卡拉·纳塞洛（Cara Nasello）表示，妥瑞氏综合症患者的门控缺陷可以被视为处理感官信息的困难。一个没有这种疾病的人听到一系列声音，如哔哔的汽车喇叭声，在第一次鸣喇叭后不会受到惊吓，因为这个人的大脑可以将第二个和随后的声音与第一个声音联系起来。抽动秽语症患者可能会被每个单独的声音吓到，尤其是当音量增加时。

Nasello说，基因工程小鼠的反应方式与患有这种疾病的人类对作为模式一部分的单个声音的反应相同 – 它们对每种音调都表现出惊吓反应。

在与罗格斯大学新泽西医学院药理学，生理学和神经科学系的Miriam Bocarsly合作，该团队发现了基因突变改变大脑化学物质多巴胺水平的证据。与患有妥瑞氏症的人类一样，他们用一种改变多巴胺水平的药物治疗，当小鼠服用相同的药物时，它们在小鼠身上观察到的处理缺陷和重复行为的强度降低。

“思考这个问题的一个简单方法是，我们已经插入了一个基因突变，它改变了小鼠大脑的神经回路，”罗格斯大学艺术与科学学院细胞生物学和神经科学系助理教授Max Tischfield说。“这些变化正在改变像多巴胺这样的大脑化学物质，在人类中对认知和运动行为很重要，允许小鼠脑细胞进行交流。

研究人员将他们的工作成功归功于图雷特氏症家庭的贡献，他们在过去15年中向研究小组捐赠了基因样本。

“这些家庭这样做是出于他们的善良，他们的想法是推动该领域向前发展，”该研究的共同资深作者、遗传学系教授加里·海曼（Gary Heiman）说，他招募了世界各地患有妥瑞氏症的成员的家庭，并组织了血液采集和遗传库。“他们希望更好地了解这种神秘的疾病，并希望我们提出更好的治疗方法，不仅是为了目前患有这种疾病的人，也是为了子孙后代。

科学家们表示，他们在研究中采用的技术适用于研究由多种基因引起的其他复杂疾病的研究人员，包括自闭症和精神分裂症。

他们还希望这一进展将吸引更多的研究人员研究妥瑞氏症。

“那么，如果研究人员知之甚少，他们想知道，’我该如何开始？我有什么可以支配的，甚至可以让我触及这种非常复杂的疾病的表面？Max Tischfield说。“有了这些老鼠，我们不仅可以抓挠表面，还可以在下面挖掘。

参与这项研究的其他罗格斯大学科学家包括遗传学系的Lauren Poppi，Joshua Thackray，Riley Wang，Rodna Spaseka，C.K. Johnson和Derek Gordon;Junbing Wu、Tess Kowalski 和 Angelina Persaud，来自细胞生物学和神经科学系;以及来自罗格斯大学新泽西医学院药理学、生理学和神经科学系的Miriam Mahboob。

来自哈佛医学院和卡塔尔哈马德·本·哈利法大学的研究人员也为这项研究做出了贡献。