揭秘自闭症小鼠前额叶皮层：mRNA 与 miRNA 的神秘交互及潜在治疗新方向

为探究自闭症谱系障碍（ASD）的分子机制，研究人员以 BTBR 小鼠为模型，开展前额叶皮层（PFC）的 mRNA 和 miRNA 表达谱研究。结果发现 1063 个差异表达基因和 48 个差异表达 miRNA，明确二者复杂关系。该研究为理解 ASD 发病机制及治疗提供新视角。

　　自闭症，这个神秘的神经发育障碍，一直困扰着科学界。它如同一个隐匿在黑暗中的谜题，由遗传和环境等诸多因素交织而成。目前，我们对其分子机制的了解还十分有限，没有单一基因变异能解释超 1% 的病例，且很少有研究同时探究自闭症相关模型中的 mRNA 和 miRNA（微小核糖核酸，一类非编码 RNA，可负向调控基因表达 ）的表达情况。

为了揭开自闭症的神秘面纱，来自多个国外研究机构的研究人员，如 RCSI 大学医学与健康科学学院、国际遗传工程和生物技术中心等，展开了一项深入研究。他们以成年 BTBR T + Itpr3 tf/J（BTBR）小鼠为研究对象，这一小鼠品系具有类似自闭症的行为特征，如社交互动减少、超声波发声改变和重复刻板行为等。研究人员对 BTBR 小鼠的前额叶皮层（PFC）进行了 mRNA 和 miRNA 平行分析，相关成果发表在《Molecular Neurobiology》上。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。实验动物选用 BTBR 和 C57Bl/6 J（B6）小鼠，经伦理批准后，按规范饲养。从 PFC 样本中提取 RNA，通过微阵列分析和 OpenArray 平台分别对 mRNA 和 miRNA 进行检测，之后利用多种生物信息学工具进行数据分析，并通过 qRT-PCR（实时荧光定量聚合酶链式反应 ）对部分结果进行验证。

研究结果如下：

1. mRNA 表达谱分析：通过对 PFC 样本的转录组分析，研究人员发现 BTBR 小鼠与 B6 小鼠相比，共有 1063 个基因差异表达，其中 410 个上调，653 个下调。对这些差异表达基因（DEGs）进行功能分析，发现上调的基因主要富集在免疫相关通路，如趋化因子信号通路、T 细胞受体信号通路等；下调的基因则与少突胶质细胞功能、髓鞘形成和脂质代谢有关。此外，DEGs 在细胞类型特异性标记物上也有显著富集，上调基因与星形胶质细胞标记物相关，下调基因与少突胶质细胞和神经元标记物相关12。
2. miRNA 表达谱分析：利用 OpenArray 平台对 miRNA 进行分析，研究人员在 BTBR 小鼠的 PFC 中鉴定出 48 个失调的 miRNA，其中 25 个上调，23 个下调。这些 miRNA 中，有多个之前已被报道与自闭症相关。对差异表达 miRNA（DEmiRNAs）的功能分析表明，其预测的靶基因在与自闭症表型相关的基因集中显著富集，且在突触相关的细胞成分和生物学过程中也有富集，这表明 DEmiRNAs 可能在突触功能中发挥重要作用34。
3. mRNA 与 miRNA 的关联分析：研究人员假设 miRNA 与其相应 mRNA 的表达之间可能存在负相关关系，并对此进行了研究。通过多种分析方法，他们发现上调的 DEGs 和下调的 DEmiRNAs 的靶基因在 T 细胞受体信号通路、趋化因子信号通路等多个通路中存在显著的功能重叠；而下调的 DEGs 和上调的 DEmiRNAs 的靶基因在髓鞘形成、神经胶质细胞分化等过程中存在共享特征。此外，通过 miRNA - mRNA 交叉分析和 IPA（Ingenuity Pathway Analysis ）分析，发现一些 miRNA，如 let - 7b、miR - 143 和 miR - 34b 等，在调控网络中起关键作用，其中 let - 7b 与下调的 DEGs 相互作用最多56。
4. 验证实验：研究人员通过 qRT-PCR 对 16 个代表性基因和 4 个 miRNA 进行验证，结果与微阵列和 OpenArray 平台的分析结果一致，进一步证实了研究结果的可靠性7。

研究结论和讨论部分指出，该研究全面分析了 BTBR 小鼠 PFC 中 mRNA 和 miRNA 的表达谱，揭示了二者之间复杂的调控关系。免疫相关通路在 BTBR 小鼠 PFC 中显著富集，暗示炎症过程在自闭症发病机制中可能起着关键作用。此外，研究还发现 DEGs 和 DEmiRNAs 在多个生物学过程中的异常，为理解自闭症的神经发育机制提供了新的视角。然而，研究也存在一定的局限性，如使用 B6 小鼠作为对照可能存在遗传差异带来的偏差，基因调控机制可能涉及其他因素等。尽管如此，这项研究仍然具有重要意义，它为开发基于 miRNA 水平及其潜在 mRNA 靶标的靶向干预措施提供了理论依据，为自闭症的临床前和临床研究开辟了新的道路。