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| 自閉症患者的重複行為。 圖片來源：維基百科 |
自閉症類群障礙（ASD）是一個複雜的疾病，患者可以從只有社交障礙到生活無法自理。它牽涉到的基因也非常複雜。
最近的研究，研究了一個與自閉症類群障礙相關的基因——SYNGAP1，以及它在大腦發育中的非突觸作用。過去的研究發現，SYNGAP1是ASD中一個重要的遺傳風險因素，它通常與突觸功能有關。SYNGAP1在人類基底膠質細胞（hRGCs）的頂端區域表達，這是一種在大腦皮質神經發生中起重要作用的細胞類型。
人類基底膠質細胞（hRGCs），也稱為人類徑向膠質細胞，是大腦發育中極其重要的一種細胞。hRGCs在大腦皮層的發育過程中發揮多種關鍵功能：
1. 神經元產生：hRGCs是神經前體細胞，負責產生新的神經元。在大腦發育的早期階段，它們通過細胞分裂產生新的神經細胞，這些神經細胞隨後成熟並形成大腦的不同部分。
2. 引導神經元遷移：hRGCs擁有很長的細胞突起，這些突起從大腦的內部區域（如腦室壁）延伸到外部區域。新生的神經元沿著這些徑向纖維遷移，到達它們在大腦皮層中的最終位置。
3. 皮層層次結構的形成：通過控制神經元的產生和遷移，hRGCs對於大腦皮層的層次結構形成非常重要。不同類型的神經元在不同的時間被產生，並遷移到皮層的不同層次，形成了大腦的複雜結構。
4. 大腦大小和複雜性：人類基底膠質細胞與其他哺乳動物相比有一些獨特的特徵，這被認為是人類大腦特別大和複雜的原因之一。例如，hRGCs在人類中比在小鼠等其他哺乳動物中更多、更活躍，這有助於形成更多的神經元和更複雜的大腦結構。
5. 大腦發育的調控：hRGCs在大腦發育過程中不僅僅是「生產工廠」，它們還通過各種信號途徑調控神經元的產生和分化，影響大腦的整體發育。
總之，hRGCs在人類大腦發育中扮演著極為重要的角色，從神經元的產生和遷移到大腦結構的形成，它們的功能對大腦的健康和疾病狀態有深遠的影響。
研究團隊使用了來自帶有SYNGAP1突變的一位患者的細胞，將其誘導產生了多能幹細胞（iPSC）系，建立了一種早期皮質類器官模型。這位患者有智力障礙、發育遲緩、自閉症特徵和癲癇。控制組是該患者對應的基因編輯修正的對照細胞。
研究團隊發現SYNGAP1功能不全時，人類基底膠質細胞的分裂方式會受到影響。
在正常情況下，人類基底膠質細胞（hRGCs）的細胞分裂過程是精確調控的，以確保大腦皮層的正確發育和組織結構。這包括對分裂平面——即細胞在分裂時切割自身的方向——的控制。
正常情況下，在大腦發育的早期階段，hRGCs通過稱為「對稱分裂」的方式分裂，以擴增自身數量。這時候的分裂平面通常是垂直於腦室壁的。這樣的分裂產生兩個相同的祖細胞，有助於維持神經幹細胞的總數。隨著發育的進展，hRGCs開始進行「不對稱分裂」，產生一個保持祖細胞特性的細胞和一個分化的神經元或中間前體細胞。在非對稱分裂中，分裂平面的方向通常是傾斜或水準的，這有助於神經元的分化和大腦皮層層次的形成。
缺少SYNGAP1會干擾這種精確的分裂過程。SYNGAP1的缺失導致了細胞骨架動力學的失調，這會影響hRGCs的分裂平面和方向。這種影響導致分裂平面的不規則，使得細胞分裂不再遵循正常的對稱或非對稱模式。這樣的變化導致神經元生成的不均勻性，以及大腦皮層結構和功能的異常。例如，不正常的細胞分裂可能導致新生成神經元的錯誤定位或數量異常，從而影響大腦皮層的正常發育和分層。
在正常情況下，分裂完後的新生神經元其定位和遷移是大腦發育中的一個精確且複雜的過程。人類基底膠質細胞（hRGCs）在這一過程中有著關鍵作用。
正常情況下的新生神經元會沿著hRGCs的徑向纖維向大腦皮層的外側遷移。隨著大腦發育，新生神經元在大腦皮層中找到適當的位置並形成特定的層次結構。
但是當缺少SYNGAP1時，新生神經元的正常遷移路徑會受到干擾。神經元可能無法沿著正確的徑向纖維遷移，或遷移速度和方向發生改變。這種遷移的干擾最終可能導致新生神經元在大腦皮層中的錯誤定位，影響皮層的結構和功能發育。
總的來說，這項研究表明，SYNGAP1基因不僅在突觸功能中發揮作用，還在大腦發育的早期階段中，通過影響基底膠質細胞的細胞骨架和分裂方式來發揮作用。這些發現強調了研究與神經發育障礙相關的基因在不同的人類細胞類型和發育階段中的重要性。
參考文獻：
Birtele, M., Del Dosso, A., Xu, T. et al. Non-synaptic function of the autism spectrum disorder-associated gene SYNGAP1 in cortical neurogenesis. Nat Neurosci (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01477-3
人類基底膠質細胞（hRGCs），也稱為人類徑向膠質細胞，是大腦發育中極其重要的一種細胞。hRGCs在大腦皮層的發育過程中發揮多種關鍵功能：
1. 神經元產生：hRGCs是神經前體細胞，負責產生新的神經元。在大腦發育的早期階段，它們通過細胞分裂產生新的神經細胞，這些神經細胞隨後成熟並形成大腦的不同部分。
2. 引導神經元遷移：hRGCs擁有很長的細胞突起，這些突起從大腦的內部區域（如腦室壁）延伸到外部區域。新生的神經元沿著這些徑向纖維遷移，到達它們在大腦皮層中的最終位置。
3. 皮層層次結構的形成：通過控制神經元的產生和遷移，hRGCs對於大腦皮層的層次結構形成非常重要。不同類型的神經元在不同的時間被產生，並遷移到皮層的不同層次，形成了大腦的複雜結構。
4. 大腦大小和複雜性：人類基底膠質細胞與其他哺乳動物相比有一些獨特的特徵，這被認為是人類大腦特別大和複雜的原因之一。例如，hRGCs在人類中比在小鼠等其他哺乳動物中更多、更活躍，這有助於形成更多的神經元和更複雜的大腦結構。
5. 大腦發育的調控：hRGCs在大腦發育過程中不僅僅是「生產工廠」，它們還通過各種信號途徑調控神經元的產生和分化，影響大腦的整體發育。
總之，hRGCs在人類大腦發育中扮演著極為重要的角色，從神經元的產生和遷移到大腦結構的形成，它們的功能對大腦的健康和疾病狀態有深遠的影響。
研究團隊使用了來自帶有SYNGAP1突變的一位患者的細胞，將其誘導產生了多能幹細胞（iPSC）系，建立了一種早期皮質類器官模型。這位患者有智力障礙、發育遲緩、自閉症特徵和癲癇。控制組是該患者對應的基因編輯修正的對照細胞。
研究團隊發現SYNGAP1功能不全時，人類基底膠質細胞的分裂方式會受到影響。
在正常情況下，人類基底膠質細胞（hRGCs）的細胞分裂過程是精確調控的，以確保大腦皮層的正確發育和組織結構。這包括對分裂平面——即細胞在分裂時切割自身的方向——的控制。
正常情況下，在大腦發育的早期階段，hRGCs通過稱為「對稱分裂」的方式分裂，以擴增自身數量。這時候的分裂平面通常是垂直於腦室壁的。這樣的分裂產生兩個相同的祖細胞，有助於維持神經幹細胞的總數。隨著發育的進展，hRGCs開始進行「不對稱分裂」，產生一個保持祖細胞特性的細胞和一個分化的神經元或中間前體細胞。在非對稱分裂中，分裂平面的方向通常是傾斜或水準的，這有助於神經元的分化和大腦皮層層次的形成。
缺少SYNGAP1會干擾這種精確的分裂過程。SYNGAP1的缺失導致了細胞骨架動力學的失調，這會影響hRGCs的分裂平面和方向。這種影響導致分裂平面的不規則，使得細胞分裂不再遵循正常的對稱或非對稱模式。這樣的變化導致神經元生成的不均勻性，以及大腦皮層結構和功能的異常。例如，不正常的細胞分裂可能導致新生成神經元的錯誤定位或數量異常，從而影響大腦皮層的正常發育和分層。
在正常情況下，分裂完後的新生神經元其定位和遷移是大腦發育中的一個精確且複雜的過程。人類基底膠質細胞（hRGCs）在這一過程中有著關鍵作用。
正常情況下的新生神經元會沿著hRGCs的徑向纖維向大腦皮層的外側遷移。隨著大腦發育，新生神經元在大腦皮層中找到適當的位置並形成特定的層次結構。
但是當缺少SYNGAP1時，新生神經元的正常遷移路徑會受到干擾。神經元可能無法沿著正確的徑向纖維遷移，或遷移速度和方向發生改變。這種遷移的干擾最終可能導致新生神經元在大腦皮層中的錯誤定位，影響皮層的結構和功能發育。
總的來說，這項研究表明，SYNGAP1基因不僅在突觸功能中發揮作用，還在大腦發育的早期階段中，通過影響基底膠質細胞的細胞骨架和分裂方式來發揮作用。這些發現強調了研究與神經發育障礙相關的基因在不同的人類細胞類型和發育階段中的重要性。
參考文獻：
Birtele, M., Del Dosso, A., Xu, T. et al. Non-synaptic function of the autism spectrum disorder-associated gene SYNGAP1 in cortical neurogenesis. Nat Neurosci (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01477-3
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