母体免疫活化增强神经干细胞增殖在自闭症中的作用及机制研究

Studies have shown that maternal immune activation（MIA）is a highly risky pathogenic factor for autism spectrum disorders (ASD), and neural stem cells should play an important role in the process of MIA-induced ASD. However, systematic research regarding how MIA affects neural stem cell development, and further induces ASD is still lacking. Our previous work indicated that MIA significantly affected the proliferation of neural stem cells and had a time window. This project will further study the role of neural stem cell development in MIA-induced ASD and its related molecular regulation mechanisms. The project will firstly detect the proliferation of neural stem cells in the MIA progeny by morphologic study. Then, the neural stem cells will be specifically sorted from Nestin-GFP mice. The gene expression and DNA methylation change of embryonic neural stem cells from MIA offspring will be analyzed by multi-omics technique and used to compare with the ASD risky gene pool for the screening of important target genes. Finally, the role of candidate genes in regulating neural stem cell development and MIA-induced ASD will be verified. The research results of this project will further clarify the critical period of susceptibility to nervous system development in ASD, deepen the understanding of the environment-gene interaction mechanism in ASD, and provide theoretical basis and experimental basis for clinical prevention and treatment.

研究表明母体免疫活化是自闭症的高致病风险环境因素，神经干细胞在母体免疫活化诱发自闭症过程中应该发挥重要作用。然而，母体免疫活化如何影响神经干细胞发育进而诱发自闭症，目前仍缺乏系统的研究。我们前期工作表明母体免疫活化显著影响神经干细胞的增殖并存在时间窗口。本项目将进一步研究神经干细胞的发育在母体免疫活化诱发自闭症中的作用以及相关分子调控机制。项目首先通过形态学检测母体免疫活化后代神经干细胞的增殖情况；然后利用Nestin-GFP小鼠特异分选出神经干细胞，采用多组学技术分析母体免疫活化后代胚胎神经干细胞基因表达和DNA甲基化修饰的变化，与自闭症风险基因库比对，筛选重要靶标基因；最后验证候选基因调控神经干细胞发育的功能以及在母体免疫活化诱发自闭症中的作用。本项目的研究结果将进一步明确自闭症中神经系统发育的易感关键期，加深对自闭症中环境-基因互作机制的理解，为临床防治提供理论基础和实验依据。

孤独症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder, ASD），是一种神经发育性疾病，患儿主要表现为社交障碍、重复刻板行为及语言障碍，并常伴有焦虑行为。目前，ASD的病因病理不明，在临床上尚无有效的治疗药物，给社会和家庭带来沉重的负担。流行病学调查发现母体免疫活化（Maternal Immune Activation, MIA）是子代罹患ASD的危险环境因素，但其致病机理并不明确。本项目利用Poly(I:C) 模拟病毒感染建立MIA小鼠模型，探索MIA引发子代神经系统哪些方面的发育异常进而致使子代出现孤独症样行为。首先，E12.5孕鼠腹腔注射Poly(I:C) 3小时后，母体血浆促炎细胞因子IL-6、TNF-α、IFN-β等水平显著升高，行为学检测表明子代成年后出现孤独症样行为。在MIA诱发孤独症模型建立成功基础上，我们发现MIA导致子代神经干细胞增殖异常并存在时间效应窗口；MIA 48 h后（E14.5），即可检测到胚胎神经干细胞增殖显著增加；6天后（E18.5）神经干细胞增殖依然显著增加；出生后，相比对照组无显著差异。之后，利用Nestin-GFP小鼠特异分选出神经干细胞，采用多组学技术分析MIA子代大脑皮层神经干细胞基因表达和表观遗传修饰的变化，发现神经干细胞转录和表观遗传调控相关的增殖、分化和细胞因子通路异常；最后，通过验证之后我们发现表观遗传调控分子UHRF1响应MIA介导神经干细胞增殖异常的过程，并介导了孤独症样行为的发生。本项目利用MIA诱发孤独症小鼠模型，发现MIA引发子代大脑皮层神经干细胞增殖异常，通过神经干细胞特异性筛选找到MIA诱发ASD的关键调控分子UHRF1，为临床防治提供潜在的治疗靶点和理论依据，加深了对ASD中环境-基因互作机制的理解。