本期解讀嘉賓：袁老師

《Scientific Report》(中文譯名：科學報道)創刊於2011年，作為Nature出版旗下子刊，該刊目前由Nature-Springer出版集團線上出版發行。作為一本OA期刊，Scientific Reports主要刊載有關自然科學和臨床科學的原創性研究結果，內容覆蓋生命科學、物理、化學、地球科學等諸多領域。主要欄目為論著，綜述、病例報道、通訊類文章等一般不在考慮之列。2014-2020年 SR雜誌上發表的文章逐年遞增，從2016年起基本穩定在兩萬多篇。

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研究團隊介紹

西森克彥教授

西森克彥教授於1980年獲得東京大學博士學位，東京大學是日本第一所國立綜合性大學，也是亞洲最早的西制大學之一， 東大培養了包括11名諾貝爾獎得主、6名沃爾夫獎得主、1名菲爾茲獎得主、16位日本首相、21位（帝國）國會議長在內的一大批學術名家、工商鉅子、政界菁英。東大位列2020軟科世界大學學術排名第26位，日本全國第1位。

1994年起，他在美國得克薩斯州霍斯頓的貝勒醫學院從事催產素（OXT）基因KO小鼠的製造和分析。從這後，西森克彥教授一直從事OXT受體（OXTR）系統在社會行為中的作用，以及OXT治療孤獨症譜系的腦內機制分析。

西森克彥教授為催產素的研究資源開發做出了巨大貢獻，特別是在治療孤獨症的精神病學、闡明社會神經基礎的心理學和腦科學等領域。其中，相繼研製出OXTR基因KO、oxytocin基因KO，OXTR-cDNA.HA-IRES-Cre基因敲入、OXTR（fx/fx）、OXTR-Venus knockin等各基因操作小鼠，實現了OXTR表達神經元的視覺化。

此外，還研發了齧齒動物和平原哈塔老鼠的生殖工程技術，這些齧齒動物在美國中西部的向社會行為中具有高度的社會性；以及OXTR基因KO平原哈塔鼠的開發，這些老鼠在世界上首次將CRISPR/Cas9方法應用於平原哈塔鼠，已在OXT和受體系統的研究中得到廣泛應用，並取得了許多成果。

研究內容及成果

來自東京大學的西森克彥教授團隊，透過慢病毒轉染方式，開發出模擬體內催產素訊號通路的方法，來啟用小鼠催產素受體神經元，進而拮抗小鼠孤獨症行為。這一發現，為未來孤獨症的治療方法開啟了新的可能。

催產素受體神經元位於大腦外側隔（LS）區域。首先，為了驗證作者們的小鼠大腦外側隔區域是否與社交行為相關，研究人員檢測了該區域c-Fos蛋白的表達情況，c-Fos蛋白是神經細胞啟用的標誌蛋白，當神經元被啟用，它會快速上調錶達水平。

研究發現，處於社交情境下的小鼠確實在該區域大量表達c-Fos。

然後，研究人員使用廣泛認可的藥物VPA（valproic acid, 丙戊酸）來誘導小鼠孤獨症行為, 具體來說，研究人員在懷孕12.5天的OXTR-Cre母鼠中腹腔注射600mg/kg VPA，觀察產後小鼠的孤獨症行為。

觀察發現，小鼠仔們確實發生了孤獨症樣行為，證實了該孤獨症小鼠模型可用於後續研究。

為了讓小鼠催產素受體神經元產生催產素樣訊號通路，研究人員使用慢病毒轉染方式，在大腦外側隔表達了hM3Dq（DREADD subtype 3）基因。

hM3Dq本身和Gaq偶聯結合，在與CNO（clozapine N-oxide）蛋白結合後，可以發出訊號來啟用神經元；這個方式和催產素訊號通路類似。

透過該方式干預，研究人員發現經VPA處理後的“攜帶催產素受體神經元的小鼠仔”的社交障礙樣行為被顯著逆轉，同時該小鼠的焦慮表現也被顯著逆轉。

圖1

透過圖1的實驗，證實了訊號干預方法（即慢病毒表達hM3Dq）促進小鼠類催產素訊號通路對“攜帶催產素受體神經元的VPA處理孤獨症小鼠仔”有保護作用。

研究人員進一步使用另一種孤獨症模型，NL3 R451C突變小鼠，進行了驗證。

研究人員將NL3 R451C突變小鼠和OXTR-Cre小鼠（Oxytocin Receptor, OXTR）交配，得到攜帶催產素受體神經元且同時發生NL3 R451C突變的小鼠後代。

採用和圖1研究相同的訊號干預方法後發現，在“社交歧視”單廂實驗中，干預啟用OXTR神經元后，小鼠的社交障礙可以被顯著逆轉。然而，在其它孤獨症行為實驗中，如重複刻板行為檢測等，並沒有發揮作用。

圖2

透過圖1和圖2的研究，展示了工程化啟用OXTR受體神經元的方法，可以拮抗孤獨症行為的實驗結果。接下來，研究人員將進一步對這種方法的作用機制進行研究。

為此，他們開發了一個AAV-E-SARE-FLEX-tdTomato慢病毒，該慢病毒轉染小鼠後，可以表達神經突觸相應元件E-SARE，來反應神經細胞的早期啟用，進而表明當催產素樣訊號通路啟用時，周圍哪些區域的神經細胞可以被投射啟用。

實驗發現，在社交刺激時，大腦外側隔神經元的訊號，可以投射到medial septum（MS）, nucleus of the vertical limb of the diagonal band(VDB), corpus callosum (cc), cingulum (cg) 和海馬的CA1區域等5個區域。其中，前4個區域在非社交刺激時也能投射，只有海馬CA1區域在社交刺激時被特異性投射啟用。

圖3

最後，研究人員還對OXTR受體神經元的型別做了研究。

透過Gad67和OXTR染色發現，大部分OXTR陽性細胞在共聚焦顯微鏡下和Gad67陽性細胞共定位，說明OXTR受體神經元大部分是GABA能神經元。這個結果和理論預期一致。

圖4

未來研究方向

在本研究中，研究人員利用了2種孤獨症小鼠模型，來驗證其方法的有效性。

這種透過模擬啟用小鼠催產素受體神經元，來拮抗孤獨症的方式，非常具有創新性。

雖然目前離臨床轉化還有很大的距離，但走出了第一步才會有更廣闊的前景。催產素是目前而言，治療孤獨症最有希望的靶點之一。

另外，該項研究的不足之處也是很明顯的。首先，研究人員開發的這項方法從原理上和催產素訊號通路啟用並不完全一致，只是比較類似，因此至少還需要在體外實驗中證實兩者的訊號通路基本一致；

其次，該方法在兩種小鼠上的拮抗孤獨症行為程度不一樣，且有的孤獨症行為拮抗並沒有觀察到，如重複刻板行為，而這些現象背後的原因研究團隊並並沒有給出很好的解釋；

最後，該方法還需要更多的研究者能夠成功複製以證實其有效性。因為在本實驗中，缺乏很多對照實驗，無法完全排除假陽性的可能。

據美疾控中心2020年的報告，美國孤獨症的發病率已高達1/54，這是什麼概念呢？相當於在一節高峰時期的地鐵車廂內就可能有一位孤獨症患者。

而目前中國有超過1000萬的孤獨症患者，其中12歲以下的患者約有300多萬，這並不意味著我們的發病率低，而可能是很大一部分患者連診斷的機會也沒有。

孤獨症不再是一種罕見病，所以面對孤獨症無法醫治的現狀，科學家們也在鍥而不捨地進行研究，像主導該項研究的西森教授，在催產素這個領域就投入了27年。

所以，哪怕只是理論上的新進展，我們也希望將這些國際上最新的研究成果分享給大家，以科學的態度看待孤獨症，不聽信所謂“能治好自閉症”的藥物或是治療方式。