一、研究目的
Dup15q 綜合征是一種罕見的神經(jīng)發(fā)育障礙，由 15q11.2-q13.1 染色體區(qū)域拷貝數(shù)增加所致，該區(qū)域包含編碼 γ- 氨基丁酸 A 型（GABAₐ）受體亞基的 GABRA5、GABRB3 和 GABRG3 等關(guān)鍵基因�；颊叱１憩F(xiàn)出肌張力低下、運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩、智力障礙、癲癇及特征性腦電圖（EEG）β 波段異常等癥狀，目前尚無針對(duì)性的疾病修飾療法，存在極高的未滿足醫(yī)療需求。

本研究的核心目的包含兩方面：一是明確 GABAₐ-α5 受體亞基基因拷貝數(shù)增加與 Dup15q 綜合征小鼠模型（15q dup 小鼠）電生理及行為表型之間的關(guān)聯(lián)；二是驗(yàn)證 GABAₐ-α5 負(fù)性變構(gòu)調(diào)節(jié)劑 RO4938581 通過選擇性抑制 GABAₐ-α5 受體活性，是否能改善 15q dup 小鼠的異常表型，為 Dup15q 綜合征提供精準(zhǔn)醫(yī)療的潛在治療方向。

二、研究方法
1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與材料
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：采用雄性patDp/+（15q dup）小鼠及其野生型（WT）同窩小鼠，維持在C57BL/6J遺傳背景下，飼養(yǎng)于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境（恒定溫度，12小時(shí)光照/黑暗周期），自由獲取食物和水。根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)類型設(shè)置相應(yīng)樣本量；通過特定引物進(jìn)行基因分型，實(shí)驗(yàn)流程經(jīng)巴塞爾州動(dòng)物保護(hù)委員會(huì)批準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)材料：RO4938581、地西泮、[³H]flumazenil、[³H]L-655,708、[³H]RO0154513均由瑞士F. Hoffmann-La Roche AG合成，RO4938581給藥制劑為含特定比例PEG400和HP-β-環(huán)糊精的水溶液。

2.分子生物學(xué)檢測方法
RT-qPCR：檢測15q dup小鼠海馬體中GABRA5、GABRB3、GABRG3基因的mRNA表達(dá)水平，驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄水平變化。

免疫熒光染色：定量分析15q dup小鼠腦組織切片及神經(jīng)元培養(yǎng)物中GABAₐ-α5受體亞基的蛋白質(zhì)表達(dá)量。

體外放射自顯影：制備小鼠大腦矢狀切片，分別用特異性標(biāo)記物（[³H]L-655,708檢測GABAₐ-α5受體、[³H]flumazenil檢測α1、α2、α3、α5亞基受體、[³H]RO0154513檢測α4、α6亞基受體）進(jìn)行孵育，經(jīng)沖洗、干燥、曝光后，通過磷光成像儀掃描并定量分析皮層、海馬體、紋狀體等腦區(qū)的受體結(jié)合強(qiáng)度。

3.電生理學(xué)檢測方法
海馬體切片電生理記錄：小鼠麻醉處死后分離海馬體，制備橫向切片，記錄自發(fā)興奮性突觸電流（sEPSCs）、自發(fā)抑制性突觸電流（sIPSCs）；采用配對(duì)脈沖抑制（PPI）實(shí)驗(yàn)，施加間隔特定時(shí)長的雙刺激，記錄CA1區(qū)群體峰電位（PS）；檢測長時(shí)程增強(qiáng)（LTP）以評(píng)估突觸可塑性。

EEG記錄：選取特定周齡小鼠手術(shù)植入EEG/EMG電極，術(shù)后恢復(fù)特定時(shí)長。采用隨機(jī)交叉設(shè)計(jì)，腹腔注射RO4938581、地西泮及溶媒對(duì)照，給藥后記錄特定時(shí)長EEG信號(hào)，通過iox2軟件處理數(shù)據(jù)，分析覺醒狀態(tài)下的頻譜功率，重點(diǎn)關(guān)注β波段變化。

4.行為學(xué)測試方法
所有行為學(xué)實(shí)驗(yàn)均在光照階段進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)者設(shè)盲，動(dòng)物隨機(jī)分組并分為兩個(gè)隊(duì)列平衡測試時(shí)間，測試順序?yàn)闀鐖鰧?shí)驗(yàn)、直接社交互動(dòng)測試、超聲發(fā)聲檢測、嗅覺習(xí)慣化/去習(xí)慣化測試、Morris水迷宮測試。

曠場實(shí)驗(yàn)：在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有機(jī)玻璃箱中，記錄小鼠特定時(shí)長內(nèi)總移動(dòng)距離，評(píng)估自發(fā)探索活動(dòng)。

直接社交互動(dòng)測試：將兩只同基因型、同處理方式的異籠小鼠置于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格透明箱中自由探索特定時(shí)長，記錄社交接觸總時(shí)間。

超聲發(fā)聲檢測：測試前特定時(shí)長讓雄性小鼠獲得雌性接觸經(jīng)驗(yàn)，測試時(shí)分別暴露于蒸餾水和發(fā)情期雌性小鼠尿液，各記錄特定時(shí)長超聲發(fā)聲。

嗅覺習(xí)慣化/去習(xí)慣化測試：通過懸掛的棉簽提供不同氣味（蒸餾水、杏仁提取物、香蕉調(diào)味劑、社交氣味），記錄小鼠嗅聞時(shí)間，評(píng)估氣味辨別能力。

Morris水迷宮測試：設(shè)置可視平臺(tái)（連續(xù)多天，每天多次試驗(yàn)）和隱藏平臺(tái)任務(wù)（獲取期連續(xù)多天、反轉(zhuǎn)期連續(xù)多天，每天多次試驗(yàn)），記錄逃避潛伏期，通過探針測試評(píng)估記憶能力。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法
放射自顯影數(shù)據(jù)采用雙因素方差分析（ANOVA）結(jié)合Sidak多重比較檢驗(yàn)。

電生理數(shù)據(jù)通過GraphPad Prism 7分析，正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用配對(duì)或非配對(duì)t檢驗(yàn)，多組比較采用ANOVA及事后檢驗(yàn)。

行為學(xué)數(shù)據(jù)采用R軟件分析，水迷宮數(shù)據(jù)用三因素重復(fù)測量ANOVA，其余數(shù)據(jù)用雙因素ANOVA或t檢驗(yàn)，顯著差異時(shí)采用Ryan事后檢驗(yàn)。

EEG數(shù)據(jù)采用t檢驗(yàn)分析對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的頻譜功率，通過聚類置換檢驗(yàn)校正多重比較誤差。

三、研究內(nèi)容
1.GABAₐ-α5 受體在 15q dup 小鼠腦中的表達(dá)特征
通過RT-qPCR驗(yàn)證，15q dup小鼠海馬體中GABRA5、GABRB3、GABRG3基因的mRNA表達(dá)水平較WT小鼠升高，免疫熒光染色顯示GABAₐ-α5受體亞基蛋白質(zhì)水平亦顯著升高。

體外放射自顯影結(jié)果顯示，GABAₐ-α5受體特異性配體在15q dup小鼠皮層、海馬體、紋狀體的結(jié)合強(qiáng)度較WT小鼠顯著升高，而標(biāo)記α1、α2、α3、α5亞基受體的配體僅呈升高趨勢(shì)，標(biāo)記α4、α6亞基受體的配體無顯著變化，證實(shí)GABAₐ-α5受體是15q dup小鼠腦中唯一顯著過表達(dá)的苯二氮䓬敏感GABAₐ受體亞型。
 

圖1：VTA GABA神經(jīng)元的光遺傳同步增強(qiáng)了刺激誘導(dǎo)的爆發(fā)放電

2.15q dup 小鼠的電生理異常及 RO4938581 的調(diào)控作用
電生理記錄顯示，15q dup小鼠與WT小鼠的自發(fā)興奮性突觸電流（sEPSCs）無顯著差異，但自發(fā)抑制性突觸電流（sIPSC）頻率顯著升高，提示海馬體抑制性突觸傳遞增強(qiáng)。RO4938581對(duì)sIPSC頻率無影響，但可減少15q dup小鼠神經(jīng)元的sIPSC平均面積，降低抑制性突觸電荷轉(zhuǎn)移。

配對(duì)脈沖抑制（PPI）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，15q dup小鼠的PPI效應(yīng)較WT小鼠更顯著，RO4938581處理后，兩種基因型小鼠的PPI比值均顯著升高，通過增加第二個(gè)群體峰電位（PS）的振幅，使PPI效應(yīng)恢復(fù)正常，表明RO4938581可平衡海馬體興奮/抑制回路。此外，15q dup小鼠與WT小鼠的長時(shí)程增強(qiáng)（LTP）無顯著差異。
 

圖2：RO4938581規(guī)范化野生型和15q dup小鼠的配對(duì)脈沖比

3.15q dup 小鼠的行為學(xué)異常及 RO4938581 的改善作用
行為學(xué)測試顯示，15q dup小鼠存在探索活動(dòng)減少、社交互動(dòng)異常、超聲發(fā)聲減少、社交氣味偏好降低及水迷宮反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)障礙等表型。慢性口服RO4938581后，部分異常表型得到改善：

Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，15q dup小鼠在可視平臺(tái)和隱藏平臺(tái)獲取期的逃避潛伏期與WT小鼠無差異，但在反轉(zhuǎn)期（平臺(tái)位置改變）的潛伏期顯著延長；RO4938581處理后，15q dup小鼠在反轉(zhuǎn)期的逃避潛伏期顯著縮短，認(rèn)知靈活性得到改善。

直接社交互動(dòng)測試結(jié)果顯示，15q dup小鼠的社交接觸時(shí)間存在異常，RO4938581慢性處理可使該表型恢復(fù)至WT小鼠水平，證實(shí)GABAₐ-α5受體過表達(dá)與社交行為異常相關(guān)。

圖3：慢性RO4938581治療能減輕15q dup小鼠的逆轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)障礙和異常社交行為

4.15q dup小鼠的 EEG 異常及 RO4938581 的調(diào)控作用
EEG記錄結(jié)果顯示，15q dup小鼠在覺醒狀態(tài)下的β波段功率較WT小鼠升高，該表型與人類Dup15q綜合征患者的EEG特征一致，且類似WT小鼠給予地西泮（GABA受體增強(qiáng)劑）后的腦電反應(yīng)。

RO4938581急性處理后，15q dup小鼠的β波段功率顯著降低，其中特定低劑量在部分β頻段的改善效果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而高劑量無顯著差異，表明RO4938581可部分逆轉(zhuǎn)15q dup小鼠的EEG異常表型。
 

圖4：RO4938581部分規(guī)范了15q dup小鼠β-band活性的增加

四、創(chuàng)新點(diǎn)
1 明確核心病理機(jī)制的特異性
首次通過多維度驗(yàn)證（RT-qPCR、免疫熒光、放射自顯影）證實(shí)，15q dup 小鼠腦中僅 GABAₐ-α5 受體亞型顯著過表達(dá)，其他 GABAₐ受體亞型無明顯變化，明確了 GABAₐ-α5 受體過表達(dá)及功能亢進(jìn)是 Dup15q 綜合征的核心病理機(jī)制，為精準(zhǔn)靶向治療提供了明確靶點(diǎn)。

2 驗(yàn)證靶向藥物的多維度治療效應(yīng)
首次系統(tǒng)證實(shí) GABAₐ-α5 負(fù)性變構(gòu)調(diào)節(jié)劑 RO4938581 可在電生理、行為學(xué)、腦電三個(gè)關(guān)鍵維度同步改善 15q dup 小鼠的異常表型：既降低抑制性突觸傳遞強(qiáng)度、平衡神經(jīng)回路，又改善認(rèn)知靈活性和社交行為，還部分逆轉(zhuǎn)特征性 EEG β 波段異常，實(shí)現(xiàn)了 “機(jī)制 - 表型 - 藥物” 的完整驗(yàn)證鏈。

五、啟發(fā)
1 罕見病治療的精準(zhǔn)靶向思路
Dup15q 綜合征的病因是特定染色體區(qū)域重復(fù)導(dǎo)致的關(guān)鍵基因過表達(dá)，本研究通過聚焦該區(qū)域內(nèi)功能明確的 GABAₐ-α5 受體，實(shí)現(xiàn)了 “病因 - 機(jī)制 - 藥物” 的精準(zhǔn)匹配。這提示罕見病治療應(yīng)優(yōu)先解析核心病理通路，針對(duì)關(guān)鍵分子靶點(diǎn)開發(fā)特異性藥物，避免廣譜治療的局限性。

2 多維度表型驗(yàn)證的科研設(shè)計(jì)原則
研究同時(shí)采用電生理、行為學(xué)、EEG 等多維度檢測方法，從分子、細(xì)胞、整體動(dòng)物水平驗(yàn)證藥物效應(yīng)，確保了研究結(jié)果的可靠性。這啟示科研工作中，尤其是神經(jīng)發(fā)育障礙相關(guān)研究，應(yīng)構(gòu)建全面的表型評(píng)估體系，避免單一指標(biāo)的局限性。

我們整合文章核心驗(yàn)證的行為學(xué)與電生理技術(shù)體系，打造從機(jī)制驗(yàn)證到療效評(píng)估的全鏈條科研支持，助力您的精準(zhǔn)醫(yī)療探索之路！無論是神經(jīng)病理機(jī)制，還是驗(yàn)證靶向藥物的多維度治療效應(yīng)，我們公司的行為學(xué) + 電生理整體解決方案都能為您提供高可靠性、高轉(zhuǎn)化價(jià)值的科研數(shù)據(jù)支持，加速罕見病精準(zhǔn)治療藥物的研發(fā)進(jìn)程，讓科學(xué)發(fā)現(xiàn)更快落地為臨床希望！

參考文獻(xiàn)：Nakagawa R, Nani F, Hipp JF, Honer M, Knoflach F, Gasser R, Ozmen L, Tamada K, Fjeldskaar F, Takacs L, Vautheny A, Morairty SR, Saxe M, Takumi T, Hernandez MC. RO4938581, a GABAA-α5 negative allosteric modulator rescued behavioral and EEG phenotypes of a mouse model of Dup15q syndrome. Mol Psychiatry. 2026 Jan 5. doi: 10.1038/s41380-025-03247-yIF: 10.1 Q1 . Epub ahead of print. PMID: 41491842.

創(chuàng)作聲明：本文是在原英文文獻(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行解讀，存在觀點(diǎn)偏向性，僅作分享，請(qǐng)參考原文深入學(xué)習(xí)。
 

想了解更多內(nèi)容，獲取相關(guān)咨詢請(qǐng)聯(lián)系 
電  話：+86-0731-84428665
伍經(jīng)理：+86-180 7516 6076
工程師：+86-180 7311 8029
郵  箱：consentcs@163.com