《Neuron》与人类大脑进化和发育障碍有关的基因之间意想不到的联系

在哺乳动物中，人类的大脑发育时间如此之长是独一无二的，这被认为有助于我们拥有先进的学习能力。这一过程的中断可以解释某些神经发育疾病。现在，由Pierre Vanderhaeghen教授（VIB-KU Leuven）领导的一个研究小组，与哥伦比亚大学（Columbia University）和巴黎高等师范学院（Ecole Normale supsamrieure）的科学家一起，发现了只存在于人类DNA中的两个基因和一个名为SYNGAP1的关键基因之间的联系，该基因在智力残疾和自闭症谱系障碍中发生突变。他们的研究发表在《神经元》杂志上，提供了人类大脑进化和神经发育障碍之间令人惊讶的直接联系。

　　

人类大脑的超长发育在哺乳动物中是独一无二的，这被认为有助于我们先进的学习能力。这一过程的中断可以解释某些神经发育疾病。现在，由Pierre Vanderhaeghen教授（VIB-KU Leuven）领导的一个研究小组，与哥伦比亚大学（Columbia University）和巴黎高等师范学院（Ecole Normale supsamrieure）的科学家一起，发现了只存在于人类DNA中的两个基因和一个名为SYNGAP1的关键基因之间的联系，该基因在智力残疾和自闭症谱系障碍中发生突变。他们的研究发表在《Neuron》杂志上，提供了人类大脑进化和神经发育障碍之间令人惊讶的直接联系。

在哺乳动物中，人类的大脑因其惊人的长时间发育而脱颖而出。突触——大脑皮层神经元之间的关键连接，大脑的主要认知中枢——在人类中需要数年才能成熟，而在猕猴或老鼠等物种中仅需数月。这种扩展的发展，也被称为趋向性，被认为是人类高级认知和学习能力的核心。另一方面，有假设认为，大脑发育迟缓的中断可能与智力残疾和自闭症谱系障碍等神经发育障碍有关。

VIB-KU Leuven脑与疾病研究中心的Pierre Vanderhaeghen实验室此前发现，人类大脑皮层的长期发育主要是由于神经元中人类特有的分子机制。现在，他们正在研究人类神经元中的这些分子计时器。

解开突触发育缓慢的秘密

在他们最新的研究中，研究小组测试了SRGAP2B和SRGAP2C两个基因的参与，这两个基因是人类独有的。这些基因最初是由美国哥伦比亚大学Franck Polleux教授实验室的Cécile Charrier发现的，当人工引入小鼠大脑皮层神经元时，这些基因被发现可以减缓突触的发育。这些基因在人类神经元中是否以同样的方式起作用的问题尚未得到解答。

为了解决这个问题，Vanderhaeghen实验室的博士后Baptiste Libé-Philippot博士关闭了人类神经元中的SRGA2B和SRGAP2C，将它们移植到小鼠大脑中，并在18个月的时间里仔细监测突触的发育。“我们发现，当你关闭人类神经元中的这些基因时，突触的发育速度会显著加快，”Libé-Philippot博士说。“到18个月时，这些突触与我们期望在5到10岁的孩子身上看到的突触相当！这反映了在某些形式的自闭症谱系障碍中观察到的突触加速发育。”

人类大脑疾病易感性的线索

研究小组随后研究了SRGAP2B和SRGAP2C对人类神经元发育的显著影响背后的潜在遗传机制。他们专注于SYNGAP1基因，这是一种已知与智力残疾和自闭症谱系障碍有关的重要疾病基因。

值得注意的是，他们发现SRGAP2和SYNGAP1基因共同作用，控制人类突触发育的速度。最引人注目的是，他们发现SRGAP2B和SRGAP2C增加了SYNGAP1基因的水平，甚至可以逆转缺乏SYNGAP1的神经元的一些缺陷。这一发现增加了我们对人类特异性分子如何影响神经发育疾病途径的理解，揭示了为什么这些疾病在我们物种中更为普遍。

Pierre Vanderhaeghen教授展望未来：“这项工作让我们对形成人类突触缓慢发展的分子机制有了更清晰的了解。令人惊讶的是，与人类大脑进化有关的基因也有可能改变特定大脑疾病的表达。这可能具有重要的临床意义：需要更多的研究来了解人类特定的大脑发育机制如何影响学习和其他行为，以及它们的失调如何导致大脑疾病。可以想象，一些人类特有的基因产物可能成为创新的药物靶点。”

Human cortical neuron neoteny requires species-specific balancing of SRGAP2-SYNGAP1 cross-inhibition at the synapse.