科研赋能丨德国雷根斯堡大学发现催产素受体A218T突变与孤独症相关的细胞机制

孤独症是一组以社交沟通障碍、兴趣或活动范围狭窄以及重复刻板行为为主要特征的神经发育障碍。德国雷根斯堡大学行为和分子神经生物学系Magdalena Meyer等人的研究团队发现催产素受体A218T突变与孤独症相关的细胞机制，云舟生物为研究团队提供了野生型和A218T型MMLV载体，以及转导HEK293细胞的方案。

孤独症谱系障碍

孤独症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder，ASD）简称孤独症，与自闭症同义，是一组以社交沟通障碍、兴趣或活动范围狭窄以及重复刻板行为为主要特征的神经发育障碍。根据相关研究显示，孤独症发病率呈逐年上升趋势，由于该疾病是慢性病程，治疗时间长，预后效果不良，是影响儿童健康的重要原因。当前临床上未能明确孤独症的发病原因及机制。相关研究表明，孤独症属于多因素影响所致的疾病，围生期脑损伤高危因素、家族类似疾病史、家庭环境、脑炎、全面发育落后、婴幼儿睡眠障碍等有可能导致儿童出现孤独症。

催产素受体
催产素受体（Oxytocin Receptor，OXTR）是G-蛋白偶联受体超家族中A族的一员，是人类最早被克隆的受体。催产素受体基因为单拷贝基因，位于3p25~3p26，在哺乳动物的体外培养细胞及动物体内，其基因结构均相似。催产素受体由388个氨基酸残基构成，形成7个疏水跨膜区段，故又称为7 次跨膜受体,其分子质量为 43 kD，以同源多聚体形式存在，以四聚体为主，单体之间以二硫键连接，这种形式使受体与配体能够更好结合而发挥生理作用。

近年来，在正常人群和以社会交往障碍为核心症状的孤独症患者中，OXTR的基因突变与父母教养行为、亲子依恋和夫妻关系、共情能力以及社交焦虑等一些社会行为及社会认知的相关性研究受到学者的广泛关注。研究表明，催产素作用于中枢神经系统内特异性的催产素受体的结合位点发挥其改善人类社会认知和行为的属性。与催产素相关的基因，如OXTR基因的单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms，SNPs）广泛地影响了各种社会行为和认知。此外，OXTR基因突变增加以社会交往障碍为核心症状的孤独症等精神类疾病的患病风险。明确OXTR基因突变对社会认知影响的神经机制具有重要的潜在临床及转化医学建议。

研究介绍

德国雷根斯堡大学行为和神经分子生物学系Magdalena Meyer等人的研究团队针对催产素受体rs4686302位点进行研究，发现了A218T突变与孤独症相关的细胞机制，并于今年1月份在《Molecular Psychiatry》 杂志发表了题为“Structure-function relationships of the disease-linked A218T oxytocin receptor variant ”的文章。

50个最常报道的与孤独症相关的基因在野生型与A218T型细胞中的表达差异

（正值表示A218T细胞中的表达水平更高，负值表示表达水平下调）

OXTR基因中的各种SNP与行为特征、孤独症和其他疾病相关。OXTR非同义SNP rs4686302位于人类OXTR基因外显子3的编码区内，导致OXTR蛋白第218位处的氨基酸从丙氨酸改变为苏氨酸（A218T）。Magdalena Meyer的研究团队构建了两个分别稳定表达野生型和A218T型OXTR的单克隆HEK293细胞株。他们在表达A218T型OXTR的细胞内检测到，OXTR蛋白稳定性增加，同时伴随着Ca²⁺动力学改变，以及MAPK信号通路的激活受到抑制。研究团队结合全基因组和RNA测序分析发现，经催产素处理的细胞中，与野生型细胞相比，A218T细胞中有7823个差异表达基因，其中包括429个与孤独症相关的基因。此外，计算机模型也为观察到的OXTR稳定性变化提供了分子基础，表明OXTR突变通过改变受体激活和信号传导来影响下游事件，这与团队的体外研究结果一致。Magdalena Meyer的研究团队发现了催产素受体A218T突变与孤独症相关的细胞机制，并认为针对A218T突变对受体激活的影响，能够抑制这种效应的变构抑制剂可为携带非同义SNP rs4686302的孤独症患者提供潜在的治疗策略。

云舟生物为Magdalena Meyer团队提供助力

云舟生物是目前全球最大的科研载体供应商，提供包括基因递送方案的设计研发与优化、科研用载体定制和临床用载体制备等全产业链服务，致力于系统性攻克基因递送行业的关键技术瓶颈，赋能基础科研，加速基因药物的临床应用，提升人类健康水平。云舟生物为德国雷根斯堡大学行为和神经分子生物学系Magdalena Meyer等人的研究团队提供了野生型和A218T型MMLV载体，以及转导HEK293细胞的方案，助力研究团队发现催产素受体A218T突变与孤独症相关的细胞机制。

MMLV逆转录病毒基因表达载体系统是一种非常高效的，能把外源基因稳定整合到哺乳动物细胞基因组的系统，也是在iPS细胞制备中特别受欢迎的基因转导方法。MMLV逆转录病毒载体来源于莫洛尼（氏）鼠白血病病毒，属于逆转录病毒科，野生型逆转录病毒基因组是线性双正链RNA。

MMLV逆转录病毒重组载体构建完成后与辅助质粒一起转染进入包装细胞。在包装细胞中，位于两个长末端重复序列（Long Terminal Repeat,LTRs）之间的DNA片段会被转录成RNA，由辅助质粒表达的病毒蛋白将其包装形成病毒颗粒。包装后的活体病毒将会被释放到上清液中，可以直接收集或进一步浓缩病毒转染靶细胞。当病毒转导靶细胞时，释放到宿主细胞中的病毒RNA借助逆转录酶逆转录成DNA，然后随机整合进宿主细胞的基因组中。在病毒载体中，位于两个LTR的DNA片段和病毒基因组都会稳定整合到靶细胞的基因组中。

通过改造优化，云舟生物的MMLV逆转录病毒载体删除了与病毒包装和转导相关的基因（这些基因由辅助质粒进行表达，用于病毒包装过程）。因此，通过逆转录病毒载体包装产生的病毒是复制缺陷型的（只能转导靶细胞而不能自我复制），具有非常高的生物安全性。

参考文献：

Meyer, M., Jurek, B., Alfonso-Prieto, M. et al. Structure-function relationships of the disease-linked A218T oxytocin receptor variant. Mol Psychiatry 27, 907–917 (2022). https://doi.org/10.1038/s41380-021-01241-8

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云舟生物

引领基因递送革命