來自巴西和美國的一組研究人員發現，大腦過度生長與自閉症譜系障礙（ASD）兒童社交和溝通症狀的嚴重程度之間存在聯繫這些研究結果發表在《分子自閉症》（Molecular Autism）雜誌上，其依據是對900多名患有自閉症的兒童大腦磁振造影影像的分析（該研究小組在2017年的一項研究中進行了分析），以及最近對大腦有機體–模仿全尺寸大腦結構與功能特徵的”迷你大腦”–的實驗。

這些有機體是在實驗室中由誘導性全能幹細胞（iPSC）培育而成的，誘導性全能幹細胞來自參與早期研究的兒童捐贈的血液。

在核磁共振成像和類器官分析中，大腦增大與症狀嚴重程度有關。文章稱，從症狀最嚴重的兒童捐贈的細胞中提取的迷你大腦比對照組大41%。

文章倒數第二作者、巴西聖保羅聯邦大學醫學院（EPM-UNIFESP）藥理學系教授米利安-林（Mirian Hayashi）說：”並非所有患有自閉症且症狀嚴重的兒童都會腦部肥大，但腦部肥大時症狀會更嚴重。

研究小組的一名成員觀察”迷你大腦”的大小變化。圖片來源：João Nani

酵素對神經元發育的影響

這種腦部腫大似乎與Ndel1 活性的改變有關，Ndel1 是一種在胚胎神經元分化和遷移過程中發揮重要作用的酵素。先前UNIFESP 組在寨卡病毒誘發的小頭畸形兒童身上也觀察到了類似現象。 Ndel1 與多種神經系統疾病有關，如精神分裂症、首次精神病發作、躁鬱症以及寨卡先天綜合症。

正如研究人員所指出的，社交和溝通症狀在自閉症譜系中很常見，但嚴重程度卻因人而異。雖然決定症狀嚴重程度的生物機制仍然未知，但這項研究的發現為了解自閉症開闢了新的途徑。

研究方法

研究分為兩個階段。第一階段是對自閉症神經生物學領域的世界頂尖專家之一 Eric Courchesne 在一項隊列研究中評估的900多名自閉症兒童的核磁共振腦影像和診斷數據進行分析。 Courchesne 教授是美國加州大學聖迭戈分校（UCSD）自閉症卓越中心（Autism Center of Excellence）的總負責人和首席研究員，並負責UCSD 自閉症中心關於自閉症早期大腦發育的核磁共振成像項目。

第二階段是在加州大學舊金山分校兒科學系和細胞與分子醫學系教授Alysson R. Muotri領導的實驗室進行的迷你大腦實驗。實驗結果表明，在大腦形成過程中已經出現了與細胞遷移和神經元形成有關的問題，這可能會影響大腦的大小。

特別是，Ndel1在自閉症兒童的大腦增大中起著關鍵作用。以前曾在自閉症患者身上發現神經元的改變。對迷你大腦的分析證實，當大腦增大時，神經祖細胞（可分化為神經元、星狀膠質細胞和少突膠質細胞的多能神經幹細胞） 的數量增加。 João Nani說：”我們的實驗表明，這些病例中的大腦增大可能是由於大量神經祖細胞在胚胎髮育過程中無法分化所致。”

許多神經細胞沒有按照它們應有的方式活動，也沒有按照預期建立連接（突觸）。 「連結的數量比神經元的數量更重要。這就是為什麼神經元增多（如大腦過度生長）和神經元減少（如小頭畸形）都是有害的，」納尼說。

實驗結果與未來方向

研究人員還測量了迷你大腦中Ndel1 的活性和表達，發現在大腦增大的病例中存在失衡現象。 “Ndel1與細胞分裂和神經元分化有關。當然，這些過程也涉及其他蛋白質，但在大腦過度生長的情況下，整個系統可能會失衡，而Ndel1 可以作為這種變化的生物標誌物。我們發現，這種失衡既可能導致大腦增大，也可能導致大腦縮小。更嚴重。

研究人員計劃進行進一步研究，以便從患者的血液樣本中找出與自閉症嚴重程度相關的生物標記。

編譯自/ ScitechDaily