據8月28日《自然》（Nature2013Aug28）發(fā)表的研究稱(chēng)，來(lái)自北卡羅來(lái)納大學(xué)醫學(xué)院的科學(xué)家們發(fā)現，拓撲異構酶（topoisomerase）出現問(wèn)題會(huì )對大腦發(fā)育背后的遺傳機器產(chǎn)生深遠的影響，可能導致自閉癥譜系障礙（ASD）。這一發(fā)現是人們在探求自閉癥背后環(huán)境因素研究中取得的一項重大進(jìn)展。
 

    主要研究者、北卡羅來(lái)納大學(xué)細胞生物學(xué)和生理學(xué)系及神經(jīng)科學(xué)中心副教授MarkZylka博士及其同事在研究托泊替康（topotecan，一種化療用拓撲異構酶抑制藥物）時(shí)，非常偶然地獲得了這一研究發(fā)現。在研究這一藥物對于小鼠和人源性神經(jīng)細胞的影響時(shí)，他們注意到藥物往往會(huì )干擾那些極長(cháng)（由許多DNA堿基對構成）的基因的正常功能。

    事實(shí)上，在超過(guò)300個(gè)與自閉癥相關(guān)的基因中，有近50個(gè)基因被托泊替康所抑制。廣泛地影響如此多的基因（即便是影響程度很小），也意味著(zhù)當個(gè)體在大腦發(fā)育過(guò)程中接觸到一種拓撲異構酶抑制劑時(shí)，有可能會(huì )經(jīng)歷因單個(gè)缺陷基因而罹患ASD的個(gè)體中所能看到的相當的神經(jīng)學(xué)效應。

    研究小組隨后確立了許多自閉癥相關(guān)基因都極長(cháng)這一偶然發(fā)現的聯(lián)系。Zylka說(shuō)：“當我們獲得這一重大發(fā)現時(shí)，我們認識到許多受到抑制的基因都是極長(cháng)的自閉癥基因。”

    “我們的研究表明了如果拓撲異構酶受到損傷，可能發(fā)生的情況其影響有多大。抑制這些酶有可能深遠地影響神經(jīng)發(fā)育——或許比與自閉癥相關(guān)的任何一個(gè)基因發(fā)生突變所造成的影響要大得多。”

    “這有可能指明了自閉癥的一個(gè)環(huán)境元件。在子宮中短期接觸一種拓撲異構酶抑制劑有可能會(huì )影響大腦發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，對大腦造成長(cháng)期效應。”

    這些研究發(fā)現還可能幫助生成一個(gè)統一理論來(lái)解釋自閉癥相關(guān)基因的運作機制。這樣的基因中大約有20%與突觸相關(guān)，另外20%與基因轉錄像關(guān)。Zylka說(shuō)，這項研究架起了連接這兩組基因的橋梁，它表明正在轉錄的長(cháng)突觸基因出現問(wèn)題會(huì )損傷個(gè)體構建突觸的能力。

    “我們的研究發(fā)現有潛力將這兩類(lèi)基因：突觸基因和轉錄調控子連接到一起。它或許最終能夠解釋大量自閉癥病例背后的生物學(xué)機制。”

    拓撲異構酶存在于所有的人類(lèi)細胞中。它們的主要功能是在DNA盤(pán)旋過(guò)緊時(shí)解開(kāi)DNA，DNA盤(pán)旋過(guò)緊是一種可干擾重要生物學(xué)過(guò)程的常見(jiàn)情況。大多數的已知拓撲異構酶抑制化學(xué)物質(zhì)都被用作為化療藥物。

    “如果環(huán)境中存在像這樣的其他化合物，那么鑒別出它們則顯得相當重要。這的確激勵了我們迅速采取行動(dòng)，鑒別具有相似效應的其他藥物或環(huán)境化合物——從而使得孕婦能夠避免接觸這些化合物。”Zylka指出。