“自闭症的病因是什么”，是前不久上海交通大学和《科学》杂志共同发布的125个全球最受关注的科学问题之一。自闭症也称孤独症谱系障碍(ASD)。
4月15日，《自然—神经科学》在线发表的最新研究成果显示，科学家通过构建具有孤独症表型的新型母体免疫激活(MIA)疾病动物模型，揭示了MIA影响子代免疫系统并造成孤独症相关表型的机制，并提出采用工程化改造的调节性T细胞药物有望改善免疫异常型孤独症的核心症状，为后续临床转化研究提供新思路。
上述研究成果由上海市精神卫生中心—中科院上海药物研究所联合实验室研究员周子凯课题组与南京医科大学生殖医学国家重点实验室、病原生物学系教授季旻珺课题组合作完成。
模拟“更真实的”致病机制
ASD被认为是一类以社会交流障碍为主，伴有重复刻板行为及兴趣狭窄等为特征的神经发育障碍性疾病。根据美国疾病控制与预防中心统计，近年来8岁儿童的ASD患病率逐年上涨，从2000年至2002年的1/150，到2010年至2012年的1/68，再到2014年的1/59，最新统计数字已达到1/54。
厘清ASD致病机制是相关科学研究的重要目标，对临床治疗具有重要意义。然而，ASD致病机制复杂，涉及遗传、环境等多方面因素。
关于ASD的生物学研究主要围绕经典的实验动物模型展开。由于ASD致病机制复杂，需要借助不同方式构建不同的ASD动物模型。据周子凯介绍，目前用于ASD致病机制研究的模式动物主要以小鼠为主，建模方式主要有疾病关联基因的转基因动物、MIA、化学物质诱导等。
研究团队选择了MIA动物模型。季旻珺向《中国科学报》介绍，该方式能够模拟已知的疾病相关的部分风险因素、能够表现出疾病相关的部分症状，能够部分预测治疗的有效性。
“目前相关研究使用的免疫激活剂几乎全部是病毒感染模拟物聚肌胞苷酸poly(I:C)和细菌感染模拟物脂多糖LPS。这类单一化学物质能够有效激活固有免疫系统，但不能有效激活主要由T细胞介导的获得性细胞免疫反应，不能模拟病原体感染机体后诱导产生的全谱系免疫应答。”季旻珺说。
因此，亟须建立新的疾病模型并揭示其模拟的“更真实的”致病机制。
为此，研究人员采用感染全球1/3人口的弓形虫速殖子可溶性复合抗原(STAg)诱导MIA，建立子代具有免疫异常及孤独症表型的小鼠模型。
“STAg是大分子混合物，可以有效激活免疫系统，同时又避免了活体病原由母体垂直传播给子代后对MIA效应评估的影响。”季旻珺解释，之所以选择弓形虫而不是其他寄生虫的复合抗原来建立ASD模型，源于全球有约20亿人感染弓形虫，“具有代表性”。
周子凯进一步补充道，重要的是该模型可以更好地模拟病理过程和机制，具有较高的结构效度，因此可拓宽研究人员对致病过程的理解，并有据可依地提出相应疗法、药物研发的思路和策略。
可持续至成年期
现有流行病学及实验动物研究结果表明，孕期母体感染病原体所引发的MIA是诱发子代产生孤独症的危险因素之一；同时，MIA对子代的外周和中枢免疫系统可产生持久性影响，可能是导致部分免疫异常型孤独症的原因。
研究团队通过对上述新型实验动物模型研究进一步证实，子代病鼠直至成年都存在外周及中枢免疫谱系异常，并发现其T细胞谱特征与部分孤独症患者一致；且病鼠具有社交互动缺陷、重复刻板动作、交流障碍的孤独症核心症状。
“具体表现为CD4+ T细胞亚群比例失调和脑内星性胶质细胞介导的IL-6因子高表达，且持续至成年期。”周子凯说。
除此之外，成年期小鼠的脑白质微结构有不可逆的异常变化。这些“不一样”的症状与临床上至少部分孤独症患者的行为症状及内表型高度相似，也提示该疾病模型可以较好地反应实际病理过程，有较好的研究价值。
激活的小鼠调节性T细胞有效果
目前公认的ASD核心症状是社交互动缺陷、重复刻板动作、交流障碍，但尚无有效药物，仅有部分药物被用来治疗ASD非核心症状。
中南大学湘雅二医院教授李亚敏等人曾撰文介绍，仅利培酮和阿立哌唑被批准治疗ASD患儿的易怒症，临床仍缺乏治疗ASD核心症状的药物，且各药物疗效存在争议，其长期有效性和安全性还需更多临床研究予以论证。
研究团队在对其采用的疾病模型研究中，对病鼠的外周免疫和中枢神经免疫进行了较为系统全面的分析、筛查。结果显示，CD4+ T细胞亚群的比例失调，包括调节性T细胞(Treg)比例显著下降。
Treg细胞对于维持免疫平衡起关键作用已获得学界公认。“我们尝试过继性输注高活性的Treg，结果发现虽然病鼠脑白质纤维微结构异常的改善相对有限，但可以有效地逆转绝大部分免疫学和行为学表型。”周子凯说。
进一步研究发现，通过单细胞测序技术对比不同来源的Treg细胞的转录组，研究人员鉴定出了一组高疗效的Treg细胞亚群及其转录组学特征，这类高疗效的Treg细胞能够更好地迁入与疾病症状关联的脑区起效。
基于该研究结果，研究团队依照高疗效细胞亚群的分子特征进行工程化改造的调节性T细胞药物有望改善免疫异常型孤独症的核心症状，为后续临床转化研究提供了新思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41593-021-00837-1
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