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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(dòng)蛋白調節，與自閉癥譜系障礙、精神分裂癥和注意力缺陷/多動(dòng)障礙有關(guān)。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(huì )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(xué)技術(shù)高等研究院（KAIST）生物科學(xué)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(guò)形態(tài)學(xué)實(shí)驗證明PHP.eB-IRSp53可在成年IRSp53 cKO小鼠的不同腦區的興奮性神經(jīng)元中驅動(dòng)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(xué)缺陷以及其過(guò)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(jìn)行行為學(xué)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(shí)間和鼻對鼻（nose-to-nose interaction）接觸時(shí)間減少，而PHP.eB-IRSp53給藥后顯著(zhù)增加其鼻對鼻接觸時(shí)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(shí)間沒(méi)有差異，而PHP.eB-IRSp53給藥后可以顯著(zhù)增加其對陌生鼠的探索時(shí)間。
這些結果表明PHP.eB-IRSp53給藥使IRSp53再表達可以顯著(zhù)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(dòng)表型和焦慮樣行為進(jìn)行測試，并發(fā)現四組小鼠在曠場(chǎng)測試、高架十字迷宮和明暗室轉換實(shí)驗中表型沒(méi)有差異，即IRSp53并不影響小鼠運動(dòng)表型和焦慮樣行為。
圖1|社交行為學(xué)測試結果及分析
過(guò)去研究表明IRSp53的缺乏將會(huì )導致海馬NMDAR功能強化?？紤]到mPFC在調控社交行為中的重要作用，課題組繼續研究該腦區的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(guò)表達IRSp53的WT鼠NMDAR和AMPAR介導的EPSC的比值（NMDA/AMPA ratio）增加。過(guò)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量的變化來(lái)解釋。
課題組分析了過(guò)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(guò)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(guò)：IRSp53 cKO神經(jīng)元和過(guò)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(guò)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?；?/span>
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。因此課題組繼續對mPFC第五層椎體神經(jīng)元的mEPSCs進(jìn)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(guò)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(lái)說(shuō)，本文的結果表明血腦屏障滲透劑——PHP.eB可用于驅動(dòng)IRSp53在成年小鼠大腦中特定細胞類(lèi)型中的重新表達，并使IRSp53 cKO小鼠的突觸和社交行為缺陷正?；?/span>。該研究肯定了PHP.eB介導的基因治療方案的應用前景。
