來自北卡羅來納大學醫學院的科學家們發現，當一組稱之為拓撲異構酶（topoisomerase）的重要酶類出現問題時，會對大腦發育背后的遺傳機器產生深遠的影響，其有可能導致自閉癥譜系障礙（ASD）。這一研究發現是人們在探求自閉癥背后的環境因素研究中取得的一項重大進展，并提供了關于這一疾病遺傳病因的一些新認識。相關研究發表在8月28日的《自然》（Nature）雜志上。

研究的資深作者、北卡羅來納大學細胞生物學和生理學系及神經科學中心副教授Mark Zylka 博士說：“我們的研究表明了如果拓撲異構酶受到損傷，可能發生的情況其影響有多大。抑制這些酶有可能深遠地影響神經發育——或許比與自閉癥相關的任何一個基因發生突變所造成的影響要大得多。”

這項研究有可能對ASD檢測和預防產生重要的影響。

Zylka說：“這有可能指明了自閉癥的一個環境元件。在子宮中短期接觸一種拓撲異構酶抑制劑有可能會影響大腦發育的關鍵時期，對大腦造成長期效應。”

這項研究還解釋了一些攜帶拓撲異構酶突變的人會形成自閉癥和其他神經發育障礙的原因。

拓撲異構酶存在于所有的人類細胞中。它們的主要功能是在DNA盤旋過緊時解開DNA，DNA盤旋過緊是一種可干擾重要生物學過程的常見情況。

大多數的已知拓撲異構酶抑制化學物質都被用作為化療藥物。Zylka說他的研究小組正在尋找能夠對神經細胞產生類似效應的其他化合物。“如果環境中存在像這樣的其他化合物，那么鑒別出它們則顯得相當的重要。這真的激勵了我們迅速采取行動，鑒別具有相似效應的其他藥物或環境化合物——從而使得孕婦能夠避免接觸這些化合物，”Zylka說。

Zylka和同事們是在研究托泊替康（topotecan）一種化療用拓撲異構酶抑制藥物時，非常偶然獲得這一研究發現的。在調查這一藥物對于小鼠和人源性神經細胞的影響時，他們注意到藥物往往會干擾那些極長（由許多DNA堿基對構成）的基因的正常功能。研究小組隨后確立了許多自閉癥相關基因都極長這一偶然發現的聯系。

Zylka說：“當我們獲得這一重大發現時，我們認識到許多受到抑制的基因都是極長的自閉癥基因。”

在超過300個與自閉癥相關的基因中，有近50個基因被拓撲替康所抑制。廣泛地影響如此多的基因（即便是影響程度很小），也意味著當個體在大腦發育過程中接觸到一種拓撲異構酶抑制劑時，有可能會經歷因單個缺陷基因而罹患ASD的個體中所能看到的相當的神經學效應。

這些研究發現還可能幫助生成一個統一理論來解釋自閉癥相關基因的運作機制。這樣的基因中大約有20%與突觸相關，另外20%與基因轉錄相關。Zylka說，這項研究架起了連接這兩組基因的橋梁，它表明正在轉錄的長突觸基因出現問題會損傷個體構建突觸的能力。

Zylka說：“我們的研究發現有潛力將這兩類基因：突觸基因和轉錄調控子連接到一起。它或許最終能夠解釋大量自閉癥病例背后的生物學機制。”