以色列研究人员绘制出大脑发育至关重要的基因图谱，这一成果可从哪些方面申
1月5日发表在Nature Neuroscience上的一项新研究，研究团队使用全基因组CRISPR敲除筛选，确定了脑发育早期阶段必不可少的基因。
确定哪些基因对于脑细胞的正确形成是必要的。
使用CRISPR基因编辑技术，他们分别禁用了近20,000个基因，并观察了胚胎干细胞试图成为脑细胞时发生了什么。实验在干细胞及其向神经细胞转变的过程中都进行。通过逐个关闭基因，科学家们可以确定哪些基因对于这一过程的正常进行是必需的。
这种系统的方法使团队能够概述神经分化的关键步骤。他们总共确定了331个对产生神经元至关重要的基因。许多这些基因之前尚未与早期大脑发育相关联。这些结果为可能导致神经发育障碍的遗传因素提供了新的见解，包括大脑尺寸的变化、自闭症和发育迟缓。
最显著的发现之一是发现了名为PEDS1的基因负责一种以前未知的神经发育障碍。
PEDS1是合成一种特殊类型的膜磷脂——磷脂酰肌醇（plasmalogens）所必需的，这种磷脂在髓鞘中特别丰富，髓鞘是包裹神经纤维的脂肪涂层。CRISPR筛选显示，PEDS1在形成神经细胞中也起着关键作用，失去这个基因会导致大脑尺寸减小。基于这些观察结果，研究人员提出，PEDS1的缺乏可能会干扰人类大脑的发育。
这个想法得到了两个没有关系的家庭的基因检测的支持。在两种情况下，患有严重发育症状的孩子都被发现携带了PEDS1中的罕见突变。受影响的孩子表现出发育延迟以及大脑较小。
为了确定PEDS1缺失是否直接导致这些影响，研究人员转而使用实验模型并禁用了该基因。这些测试证实了PEDS1对于正常大脑发育是必需的。没有它，神经细胞无法正常形成或迁移。这些发现有助于解释携带该突变的儿童所观察到的临床特征。
通过追踪胚胎干细胞向神经细胞的分化，并系统地破坏基因组中的几乎所有基因，创建一个对大脑发育至关重要的基因图谱。这个图谱可以帮助我们更好地理解大脑如何发育，并识别出尚未被发现的与神经发育障碍相关的基因。将PEDS1识别为儿童发育障碍的遗传原因，并阐明其功能，为改进诊断和遗传咨询打开了大门，并可能最终支持开发靶向治疗。
这可能有助于预测神经发育障碍的遗传方式。控制其他基因活性的基因，包括参与转录和染色质调控的基因，通常与显性障碍有关。在这种情况下，基因的一个拷贝中的突变就可能足以引起疾病。
相比之下，与代谢基因相关的条件（包括PEDS1）更常是隐性的。这意味着两个基因副本都必须发生改变，通常每个性父母各携带一个改变的副本。认识到生物途径与遗传模式的关系可以帮助研究人员和临床医生识别和优先处理与疾病相关的基因。
研究人员还创建了一个“必要性图”，显示在发育过程中特定基因何时是必需的。这张图帮助区分与自闭症相关的遗传机制和与发育迟缓相关的遗传机制。
在许多发育阶段都必不可少的基因与发育延迟的联系更紧密。同时，在神经细胞形成期间特别重要的基因与自闭症的关联更密切。这些发现有助于解释为什么不同的遗传中断会导致重叠的症状，并支持大脑发育早期变化可能导致自闭症的观点。
该研究详细地绘制了早期神经系统发育的遗传图谱，并揭示了新发现的脑部疾病的分子基础。
这些发现可能改善神经发育障碍的遗传诊断，并有助于指导未来旨在预防和治疗的研究。
可以从以下方向申请专利：
1、诊断与预后方法，用于诊断神经发育障碍的基因检测panel及方法。
创新点：将一大批全新的、功能已验证的“必需基因”纳入临床诊断体系。
2、治疗产品与医药用途，磷脂酰肌醇或其前体在治疗PEDS1缺陷相关疾病中的用途。
创新点：基于明确的分子病理（plasmalogen缺乏）提出针对性治疗策略。
3、研究模型与筛选工具，用于研究神经发育或筛选药物的细胞/动物模型。
创新点：首次创建模拟这种新型人类神经发育障碍的动物模型，是药物临床前测试的必需工具。
4、数据利用与个性化医疗，用于疾病分型与个性化治疗决策的计算模型。
创新点：将“必要性图谱”与患者的基因突变信息、临床表型数据库相结合，构建模型，用于预测疾病严重程度、进展轨迹或对特定干预措施的可能反应。
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