【摘 要】
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背景KIF5C基因是孤独症谱系障碍（ASD）风险基因。既往研究发现KIF5C基因头部马达结构域突变导致相关神经发育障碍,主要包括皮质发育畸形（MCD）、癫痫（EP）、小头畸形、发育迟缓/智力障碍,及ASD样特征等。迄今未见有关KIF5C基因茎部二聚化结构域突变导致ASD的临床及机制研究报道。目的本研究初步探究KIF5C基因茎部二聚化结构域新发突变导致ASD的发病机制。方法收集ASD患儿及其父母血液
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背景KIF5C基因是孤独症谱系障碍（ASD）风险基因。既往研究发现KIF5C基因头部马达结构域突变导致相关神经发育障碍,主要包括皮质发育畸形（MCD）、癫痫（EP）、小头畸形、发育迟缓/智力障碍,及ASD样特征等。迄今未见有关KIF5C基因茎部二聚化结构域突变导致ASD的临床及机制研究报道。目的本研究初步探究KIF5C基因茎部二聚化结构域新发突变导致ASD的发病机制。方法收集ASD患儿及其父母血液（Trios）,全外显子组测序筛查及鉴定ASD相关KIF5C致病基因。采用CRISPR/Cas9技术构建KIF5C新发突变人源化大鼠模型;动物行为学实验（超声实验、社交三箱实验、及旷场实验）鉴定KIF5C大鼠具有孤独症样行为学表型;对比野生型大鼠,检测KIF5C大鼠生长发育状况（体重与脑重）;额叶皮层原代神经元细胞培养及细胞免疫荧光染色,体外分析KIF5C大鼠神经发育表型;9.4T小动物MRI成像系统检测KIF5C大鼠脑结构及脑功能[皮质活跃度:静息态BOLD-f MRI低频波动振幅（ALFF）值测定及神经连接状况:功能连接（FC）分析];定量聚合酶链式反应（RT-q PCR）、细胞免疫荧光、及蛋白免疫印迹（WB）方法,分析KIF5C大鼠额叶皮层原代神经元细胞及额叶皮层组织的KIF5C驱动蛋白表达、以及相关货物（线粒体、囊泡）运输情况。结果通过全外显子测序发现一名轻度发育迟缓（发育商65分）、头围正常、无伴随MCD及EP的ASD女童存在KIF5C c.2344G＞A新发致病性突变;成功构建了KIF5C c.2344G＞A突变的人源化大鼠模型;大鼠DNA测序和基因鉴定均表明其存在KIF5C c.2344G＞A点突变;大鼠模型具有孤独症样行为;与野生型大鼠相比,KIF5C突变大鼠的体重及脑重无显著性差异（P＞0.05）;额叶皮层原代神经元细胞培养显示KIF5C大鼠存在显著的神经突发育不良（轴突分支变短、树突分支减少）（P＜0.001）;脑成像技术显示虽然KIF5C大鼠脑结构正常,其皮质活跃度显著降低（P＜0.01）,神经连接显著异常（P＜0.001）;蛋白免疫印迹及实时定量聚合酶链式反应显示KIF5C突变导致大鼠编码的驱动蛋白表达显著地减少（P＜0.001）;蛋白质免疫印迹实验发现KIF5C突变导致KIF5C驱动蛋白可能存在货物（线粒体及囊泡）运输障碍。结论KIF5C基因茎部二聚化结构域第2344位G碱基新发突变为A碱基是本例孤独症患者发病原因;首次成功构建KIF5C茎部二聚化结构域突变的人源化大鼠模型,该大鼠存在孤独症样行为;KIF5C基因突变造成KIF5C驱动蛋白表达减少及可能的相关货物运输障碍,导致神经突发育不良（轴突变短和树突分支减少）、皮质活跃度下降、神经网络连接异常,从进而导致了神经发育障碍,出现临床ASD患儿的孤独症谱系障碍特征。
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