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RSp53（或BAIAP2）是一種興奮性突觸后支架/銜接蛋白，參與肌動蛋白調(diào)節(jié)，與自閉癥譜系障礙、精神分裂癥和注意力缺陷/多動障礙有關。小鼠IRSp53缺失導致NMDA受體（NMDAR）功能增強和對NMDAR抑制有反應的社會缺陷。然而，目前尚不清楚成年IRSp53突變小鼠大腦發(fā)育完成后IRSp53的再表達是否能逆轉這些突觸和行為功能障礙。
2022年8月18日，韓國科學技術高等研究院（KAIST）生物科學系Hyun Kim和 Eunjoon Kim課題組在Communications Biology上發(fā)表了題為Adult re-expression of IRSp53 rescues NMDA receptor function and social behavior in IRSp53-mutant mice的研究論文，證明了成年IRSp53突變小鼠重新表達IRSp53可以治療其突觸功能和社交行為缺陷。
首先，課題組通過形態(tài)學實驗證明PHP.eB-IRSp53可在成年IRSp53 cKO小鼠的不同腦區(qū)的興奮性神經(jīng)元中驅(qū)動IRSp53再表達。為了測試IRSp53再表達是否能夠挽救成年IRSp53 cKO小鼠的行為學缺陷以及其過表達對WT小鼠的影響，課題組在IRSp53 cKO和WT小鼠出生后第八周于后眶竇（retro-orbital sinus, RO ）注射PHP.eB-IRSp53，并于出生后第12周進行行為學測試，結果顯示：社交測試（direct social interaction test）中IRSp53 cKO小鼠與陌生鼠的身體接觸時間和鼻對鼻（nose-to-nose interaction）接觸時間減少，而PHP.eB-IRSp53給藥后顯著增加其鼻對鼻接觸時間。而在三箱社交測試（three-chamber social-interaction test）中，IRSp53 cKO小鼠對物體和陌生鼠的探索時間沒有差異，而PHP.eB-IRSp53給藥后可以顯著增加其對陌生鼠的探索時間。
這些結果表明PHP.eB-IRSp53給藥使IRSp53再表達可以顯著緩解成年IRSp53 cKO小鼠的社交障礙。隨后，課題組又對小鼠的運動表型和焦慮樣行為進行測試，并發(fā)現(xiàn)四組小鼠在曠場測試、高架十字迷宮和明暗室轉換實驗中表型沒有差異，即IRSp53并不影響小鼠運動表型和焦慮樣行為。
圖1|社交行為學測試結果及分析
過去研究表明IRSp53的缺乏將會導致海馬NMDAR功能強化。考慮到mPFC在調(diào)控社交行為中的重要作用，課題組繼續(xù)研究該腦區(qū)的NMDAR功能是否也發(fā)生了改變。對mPFC第五層椎體神經(jīng)元的電生理記錄結果顯示：IRSp53 cKO鼠和過表達IRSp53的WT鼠NMDAR和AMPAR介導的EPSC的比值（NMDA/AMPA ratio）增加。過去研究表明NMDAR是沉默突觸（silent synapses）中的重要受體，因此上述結果可以用沉默突觸數(shù)量的變化來解釋。
課題組分析了過表達IRSp53的WT神經(jīng)元和重新表達IRSp53 的cKO神經(jīng)元的沉默突觸，電生理結果表明，過表達IRSp53的WT神經(jīng)元中沉默突觸介導的EPSC增加，而重新表達IRSp53的第5層IRSp53-cKO錐體神經(jīng)元的沉默突觸保持在正常水平。此外，成對脈沖比率（PPR）結果顯示過：IRSp53 cKO神經(jīng)元和過表達IRSp53的WT神經(jīng)元PPR值增加，而重新表達IRSp53的cKO神經(jīng)元PPR值恢復到正常水平。這些結果表明: IRSp53 cKO神經(jīng)元重新表達IRSp53可緩解其NMDAR功能的過度強化及由此引發(fā)的突觸前遞質(zhì)釋放異常。
圖2|重新表達IRSp53使IRSp53 cKO皮質(zhì)神經(jīng)元中的NMDA/AMPA比率正常化
由于遞質(zhì)釋放異常將影響興奮性突觸傳遞的頻率的頻率。因此課題組繼續(xù)對mPFC第五層椎體神經(jīng)元的mEPSCs進行記錄，結果顯示：PHP.eB-IRSp53給藥使WT和IRSp53-cKO小鼠的mEPSC頻率降低，mIPSC的幅度增加，即WT小鼠中的IRSp53過表達和IRSp53 cKO小鼠中的IRSp53重新表達將誘導興奮性突觸傳遞降低和抑制性突觸傳遞增加。
圖3|mEPSCs的記錄結果及分析
總的來說，本文的結果表明血腦屏障滲透劑——PHP.eB可用于驅(qū)動IRSp53在成年小鼠大腦中特定細胞類型中的重新表達，并使IRSp53 cKO小鼠的突觸和社交行為缺陷正常化。該研究肯定了PHP.eB介導的基因治療方案的應用前景。
