时间分布:对细胞发育过程中基因表达的分析获取了产前和产后早期脑组织的数据
根据一项新的预印本，在产前发育期间，自闭症相关基因在女孩中的表达高于男孩，该预印本分析了来自产前和产后人类组织的35万多个单个脑细胞。作者说，这种集中在两种细胞类型上的差异可能有助于解释为什么男孩比女孩更容易被诊断出患有这种疾病，尽管并不是所有人都同意。
这项尚未经过同行评审的研究追踪了来自60人的108个样本的基因表达。研究小组将样本分为8个发育时间点，包括妊娠晚期和生命的第一年，这些时间点的人体组织极其难以获得。这项研究每个时间点包含4到16个人的脑组织。
“这就是为什么我们能够在整个发展过程中进行性别特异性分析，”北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学神经生物学助理教授Dmitry Velmeshev说，他是这项工作的联合负责人。“否则，我们就会有差距，我们就无法正确地做到这一点。”
研究人员认为，女孩在产前发育期间自闭症相关基因的高表达水平可能抵消了导致这种疾病潜在生物学的突变的影响。
新的分析依赖于该团队最近开发的方法，分离单个细胞的细胞核，并对RNA进行测序，以测量每个细胞数百到数千个基因的表达水平。样本包括几种类型的兴奋性神经元、抑制性神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞和血管细胞，这些细胞来自大脑皮层的不同区域，以及产前大脑中产生不同类型皮层细胞的区域。
研究人员还开发了计算工具，以集中研究各种细胞类型的基因在发育过程中如何改变其表达水平。Velmeshev说:“我们可以用这种方法解剖出真正具体的基因程序。”
在一组细胞中，包括星形胶质细胞和投射到皮层中其他神经元的兴奋性神经元，基因表达在产前发育和出生后波动，这表明这些细胞在出生后继续成熟。在另一组由投射到大脑其他部位的兴奋性神经元组成的细胞中，基因表达水平在出生后没有变化。Velmeshev说，“这意味着大脑皮层中的基因可能有几个重要的时间框架”可以发挥作用。
在怀孕中期，大脑皮层不同类型的兴奋性神经元中，基因的表达水平不同。
他们发现，326个表达模式随细胞类型而变化的基因与自闭症广泛相关。其中，有27个基因出现在102个基因列表中，这些基因与这种疾病有更明确的联系;102个基因中的25个在怀孕中期和晚期在女孩的细胞中表现出较高的表达。相比之下，列表中没有一个基因在男孩的细胞中表现出更高的表达。
产前女孩中表达较高的基因都与大脑发育有关，比如神经元如何获得特定身份并形成突触。“这是一种非常惊人的丰富，”Velmeshev说。
该研究结果于10月25日发表在bioRxiv上。
“作者对可能发生的事情提出了一个非常简单、合乎逻辑的解释，”没有参与这项研究的威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)遗传学助理教授Donna Werling说。“这些基因表达的升高可能是对抗突变影响的缓冲。”Werling说，之前的研究暗示了基因表达的性别偏见。但由于这项工作主要使用的是结合了整个大脑许多细胞的组织样本，因此很难确定细节。基因表达的差异与自闭症中的“女性保护效应”理论一致。但它究竟如何影响女孩的大脑是一个悬而未决的问题，例如，女孩在怀孕期间高表达的基因可能只是那些对雌激素或其他一些早期发育过程有反应的基因。
纽约冷泉港实验室的副教授Jessica Tollkuhn说，这种逻辑并不一定成立。她说:“他们需要证明，他们已经确定的女性偏向基因的杂合突变导致男性(自闭症)，而不是女性。”如果研究人员发现自闭症基因的表达在男孩中升高，“他们也可以认为男性更容易受到这些基因突变的影响，因为他们通常表达的这些基因更多。”预印本的性别偏见数据并不能说服Tollkuhn。“我认为这是”在组装和分析一个发育完整的数据集方面“非常好的第一步”。它包括产前晚期和产后时期，“是如此关键的时间点，我认为有一些数据真的很重要。”结果并没有清楚地显示在不同的时间点被富集的基因有多丰富。数据的呈现方式，没有反映不同细胞类型中单个基因的统计学意义的p值，使得很难判断性别差异有多明显。“它不是超级定量的。你可能会认为他们会说，‘在我们的孕晚期样本中，它是两倍高’，或者在每个时间点上都是这样，但我在这里没有看到。”Tollkuhn指出，对小鼠的大量研究还没有发现大脑发育中基于性别的基因表达差异，7月份发表的一项对人类参与者的研究反对女性的保护作用。她的实验室今年5月发表的一项小鼠研究表明，对于不在性染色体上的基因，只有表达激素受体的神经元在基因表达上存在强烈的性别差异。
Velmeshev说，修订后的手稿正在接受同行评审，将包括更多有关性别差异的细节，并确定不同细胞类型差异的时间。他说:“我们正试图看看我们能多早看到这一点。”
