令人震惊的新神经系统疾病

新的疾病可以让我们深入了解细胞的循环系统如何有助于健康的大脑。这种罕见的新疾病可以让我们深入了解细胞循环系统如何有助于大脑健康。

　　

美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所(NHGRI)和未确诊疾病项目(UDP)的科学家发现了三名患有这种疾病的儿童，其中包括两个兄弟姐妹和一个无关的孩子。这三个孩子都有运动协调和语言障碍，其中一个孩子的小脑有异常，小脑是大脑中参与复杂运动和其他功能的部分。此外，这些孩子的两个ATG4D基因副本都发生了突变。       

ATG4D有助于细胞的自我吞噬过程，细胞用它来分解和回收受损的蛋白质和其他有缺陷的细胞片段，以保持健康。自噬是全身细胞使用的基本过程，但神经元特别依赖于自噬来生存。然而，ATG4D对健康神经元的贡献尚不清楚。虽然这项2015年的研究激发了人们对ATG4D在大脑中作用的研究兴趣，但科学家们尚未将ATG4D与人类的任何神经系统疾病联系起来。

ATG4D对大脑健康影响的初步倾向来自2015年的一项研究，研究人员在Lagotto Romagnolo狗身上发现了一种遗传神经疾病，Lagotto Romagnolo狗是一种意大利品种，以毛茸茸的皮毛和寻找松露的能力而闻名。受影响的狗有异常行为，小脑萎缩，运动协调和眼球运动问题，以及ATG4D突变。

“在遗传疾病中，我们已经解决了许多比较容易解决的问题，”NHGRI的工作人员科学家和该研究的高级作者May Christine Malicdan医学博士说。“现在，我们正在追求更高的果实——像ATG4D这样更难分析的基因——而且我们有基因组和细胞工具来做到这一点。”

计算分析预测，这三个孩子的ATG4D突变会产生功能失调的蛋白质。然而，人类基因组中的其他三个基因与ATG4D起着非常相似的作用，在一些细胞中，这些其他基因可能会弥补ATG4D的损失。

虽然体内所有细胞都拥有相同的基因组，但某些基因对某些细胞更重要。当研究人员研究儿童皮肤细胞中的ATG4D突变时，这些变异并未影响细胞的循环过程，但在大脑中可能并非如此。

“大脑非常复杂，神经元有非常特殊的功能。为了适应这些功能，不同的神经元使用不同的基因，所以多余基因的变化会对大脑产生重大影响，”Malicdan说。

为了模拟更加依赖ATG4D的细胞，研究人员在实验室培养的细胞中删除了类似的基因，然后插入儿童的ATG4D突变。研究人员确定，带有儿童ATG4D突变的细胞不能进行必要的自噬步骤，这表明儿童的症状可能是由细胞循环不足引起的。

不过，关于ATG4D还有很多未知之处。“我们对许多重要的细胞过程，如自噬，只有一个鸟瞰的视角，”Malicdan说。一种涉及一个基因变化的罕见疾病可以帮助梳理该基因在一个广泛重要的细胞过程中的作用。

自噬的其他组成部分涉及常见的神经系统疾病，如阿尔茨海默病。了解这种罕见的神经疾病可能会导致ATG4D参与更常见疾病的研究的新途径。

“这是罕见疾病研究中价值百万美元的问题，”Malicdan说。“罕见疾病可以帮助我们了解生物途径，因此我们可以更好地了解这些途径是如何导致其他罕见和常见疾病的。”

国家卫生研究院的研究人员和临床医生继续在这项研究中与儿童合作，研究人员的目标是确定更多的患者。治疗还有很长的路要走，但通过更多地了解ATG4D和自噬，研究人员可能能够开发出针对这种情况和其他涉及自噬途径的新治疗方法。

参考文献:Bi-allelic ATG4D variants are associated with a neurodevelopmental disorder characterized by speech and motor impairment