自閉癥，又稱為孤獨(dú)癥譜系障礙（autism spectrum disorder, ASD），是一種發(fā)生于兒童早期的復(fù)雜神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，表現(xiàn)為社交溝通缺陷、重復(fù)刻板行為等多種異常行為特征，全球發(fā)病率約為1%-2%，且呈持續(xù)上升趨勢(shì)。2023年發(fā)布的中國(guó)殘疾人普查報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)現(xiàn)有孤獨(dú)癥患者已超1300萬(wàn)人，且以每年近20萬(wàn)人的速度增長(zhǎng)。
自閉癥發(fā)病率高，病因復(fù)雜，因基因突變導(dǎo)致的ASD發(fā)病率占比約10-20%，而孕期感染、毒素暴露等環(huán)境因素及基因-環(huán)境交互作用，也會(huì)導(dǎo)致高度異質(zhì)性的病理表現(xiàn)。近年來(lái)，隨著基因編輯技術(shù)的發(fā)展，斑馬魚因其與人類高達(dá)87%的基因同源性、體外胚胎發(fā)育、幼魚通體透明及社會(huì)行為豐富等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為研究ASD的理想模型。
環(huán)特生物依托國(guó)際領(lǐng)先的斑馬魚、類器官、哺乳動(dòng)物、人體臨床等多維生物技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建了斑馬魚自閉癥、抑郁癥、焦慮癥等200多種疾病模型，為研究自閉癥的神經(jīng)發(fā)育機(jī)制、尋找潛在治療策略提供了寶貴工具。
01、CHD8基因與自閉癥
CHD8基因（Chromodomain Helicase DNA Binding Protein 8），是自閉癥譜系障礙（ASD）中公認(rèn)的高風(fēng)險(xiǎn)基因之一。CHD8基因編碼一種ATP依賴性染色質(zhì)重塑因子，其功能為調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。CHD8功能缺陷造成神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育出現(xiàn)延遲，導(dǎo)致自閉癥譜系障礙的出現(xiàn)。大量的臨床遺傳學(xué)研究表明，CHD8基因突變?cè)谧蚤]癥患者中出現(xiàn)的頻率較高，且其外顯率很高，這意味著攜帶CHD8突變基因的個(gè)體，發(fā)展出自閉癥的可能性非常大。
利用基因編輯技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建CHD8基因敲除嵌合體的斑馬魚自閉癥模型，可以模擬人類CHD8突變相關(guān)自閉癥的多種核心特征，如顯著的行為抑制、社交障礙、胃腸道問(wèn)題等，也可以觀察其細(xì)胞表型，如顱內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量顯著減少、星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著增多、神經(jīng)發(fā)育異常等，揭示CHD8基因缺失突變導(dǎo)致自閉癥樣行為的機(jī)制及干預(yù)探索的進(jìn)展，用于探索可能的治療策略。
圖1. CHD8-人自閉癥相關(guān)的遺傳致病因素
02、斑馬魚自閉癥模型構(gòu)建方法
構(gòu)建方法
通過(guò)CRISPR基因敲除技術(shù)，獲得F0代敲除嵌合體斑馬魚（整體敲降），實(shí)現(xiàn)基因敲低，從而可快速觀察基因敲低后的表型變化。
利用基因編輯技術(shù)敲除CHD8嵌合體，構(gòu)建斑馬魚自閉癥模型，并利用環(huán)特實(shí)驗(yàn)室自研的斑馬魚3D行為分析系統(tǒng)，觀察CHD8敲除嵌合體的2D行為學(xué)變化、3D行為學(xué)變化、顱內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量變化、星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量變化等。
鑒于與CHD8敲除嵌合體相關(guān)的神經(jīng)精神疾病以各種異常運(yùn)動(dòng)行為為特征，通過(guò)一系列運(yùn)動(dòng)和行為分析，可以觀察到CHD8敲除嵌合體顯著的行為抑制、顱內(nèi)神經(jīng)元減少、星形膠質(zhì)細(xì)胞增多等，表現(xiàn)出社交行為回避傾向、重復(fù)刻板等行為，這都是自閉癥的核心行為特征。
圖2. 基因編輯自閉癥模型-CHD8敲除嵌合體
評(píng)價(jià)指標(biāo)
1. 2D行為學(xué)變化；
2. 3D行為學(xué)變化；
3. 顱內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量變化；
4. 星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量變化
結(jié)果展示
（*展示圖片僅供參考，實(shí)際實(shí)驗(yàn)組別依據(jù)合同而定）
1. CHD8敲除嵌合體的2D行為學(xué)變化顯示，CHD8敲除嵌合體表現(xiàn)出顯著的行為抑制，黑暗光周期節(jié)律丟失；
圖3. CHD8敲除嵌合體的2D行為學(xué)變化
2. CHD8敲除嵌合體的3D行為學(xué)變化結(jié)果表明，CHD8敲除嵌合體上浮表型顯著高于對(duì)照組；
圖4. CHD8敲除嵌合體的3D行為學(xué)變化
3. CHD8敲除嵌合體的顱內(nèi)神經(jīng)元變化顯示，CHD8敲除嵌合體顱內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量顯著減少；
圖4. CHD8敲除嵌合體的顱內(nèi)神經(jīng)元變化
4. 星形膠質(zhì)細(xì)胞變化顯示，CHD8敲除嵌合體星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著增多。
圖5. CHD8敲除嵌合體的星形膠質(zhì)細(xì)胞變化
環(huán)特自研設(shè)備
斑馬魚3D行為分析系統(tǒng)：
DanioTrack 3D系列是一款針對(duì)斑馬魚實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)的3D運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤、數(shù)據(jù)采集與分析的設(shè)備，可用于斑馬魚成魚/幼魚神經(jīng)疾病、運(yùn)動(dòng)能力等相關(guān)行為實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤、數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)多條斑馬魚在同一空間內(nèi)的同時(shí)分析，可以拓展多個(gè)行為分析組件，進(jìn)行新型水箱測(cè)試、捕食者測(cè)試、社交測(cè)試，做記憶力訓(xùn)練、神經(jīng)受損、焦慮、性保健等模型實(shí)驗(yàn)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]Shin KC, Da'as SI, Park Y. Seizure-like behavior and hyperactivity in napb knockout zebrafish as a model for autism and epilepsy. Sci Rep. 2025 Apr 29.
[2]Bernier R, Golzio C, Xiong B, et al. Disruptive CHD8 Mutations Define a Subtype of Autism Early in