مقالة مراجعة

طرق توضيح آليات الأمراض في اضطرابات النمو العصبي

DOI:

10.3791/70127

⸱

فبراير 6, 2026

 , 
1Department of Neurology, University of Maryland School of Medicine

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

خيارات العلاج المعدلة للمرض للأشخاص الذين يعانون من اضطرابات النمو العصبي محدودة، ولا توجد علاجات. لمعالجة ذلك، هناك حاجة لجهود تحديد آليات الأمراض وأهداف علاجية جديدة. في هذه المراجعة، نستعرض عدة تقنيات تقود الطريق في هذه الجهود.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تؤثر اضطرابات النمو العصبي (NDDs) على 317 مليون طفل وشاب حول العالم. بينما تعد اضطرابات اضطراب العصبي العصبي مجموعة متنوعة من الاضطرابات التي تؤثر على عدة أعضاء، إلا أن الصرع، واضطراب طيف التوحد (ASD)، و/أو الإعاقة الذهنية (ID) هي نتائج شائعة. للأسف، هناك عدد قليل من العلاجات المعدلة للأمراض ولا توجد علاجات لاضطرابات العصب. ومع ذلك، ظهرت مؤخرا تحرير الجينات، والاختبارات الخلوية/الجزيئية، ونماذج الخلايا الجذعية كتقنيات واعدة لفهم الأسباب الجذرية للاضطرابات العصبية الذهنية بعمق، وتصنيف المتغيرات الجينية، ونمذجة عمليات الأمراض البشرية بدقة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، حققت عدة تقنيات، وخاصة تحرير الجينات، نجاحا سريريا بالفعل. في هذه المراجعة، نستعرض عدة طرق جديدة للتحقق الوظيفي من المتغيرات الجينية، ونماذج الخلايا الجذعية لمتحورات الجينات العصبية الجديدة، وطرق تحرير الجينات الجديدة. فهم وتطبيق هذه الطرق أمر بالغ الأهمية لاكتشاف آليات الأمراض الجديدة والأهداف العلاجية لمرضى اضطراب العصب، وكذلك لتطوير الأساليب التقنية من المنصة إلى العيادة.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تؤثر اضطرابات النمو العصبي (NDDs) على 317 مليون طفل وشاب حول العالم1. يمكن أن تشمل هذه الاضطرابات الشلل الدماغي، ومتلازمة X الهشة، ومتلازمة أنجلمان، وعقدة التصلب الدرني، وغيرها الكثير. بينما تعد اضطرابات اضطراب العصبية مجموعة متنوعة من الاضطرابات التي تؤثر على عدة أعضاء، فإن الصرع، واضطراب طيف التوحد (ASD)، و/أو الإعاقة الذهنية (ID) هي نتائج شائعة2. في الواقع، أفادت دراسة أن الأطفال في كينيا المصابين بالصرع واضطرابات الإدراك أو الرؤية أو السمع أو الحركة توفوا بمعدل يتراوح بين 3 إلى 4 أضعاف معدل أولئك في المجموعةالأولى غير المصابين باضطراب العصبية العصبية (NDD).

حدث تحول جذري في دراسة الجينوم البشري مع اكتمال مشروع الجينوم البشري في عام 2003. تم إحراز تقدم إضافي من خلال تحديد درجات المخاطر متعددة الجينات من خلال GWAS، وتوصيف "اضطرابات النمو العصبي" من قبل DSM-5 في عام 2013. بينما هناك تقدم ملموس في فهم الأسباب الجينية لاضطرابات العصبية العصبية العصبية، إلا أن هناك علاجات مستهدفة قليلة لأنواع محددة من اضطرابات التوحد العصبية العصبية المحددة، ولا توجد علاجات معدلة للمرض مرتبطة ب ASD و/أو الهواء الهوائي.

تعد الاختبارات والأساليب التحريرية الجينية، والكهربائية الفيزيولوجية، والاختبارات الخلوية/الجزيئية الموصوفة في هذه المراجعة في طليعة أبحاث NDD. على الرغم من أننا لم نغطي جميع الاختبارات بشكل شامل، إلا أن هذه الطرق تمثل طرقا متقدمة لتحديد العلاجات المعدلة للأمراض. مثال على ذلك، إنزيمات ديوبيكويتيل (DUBs)، وهي مجموعة من الإنزيمات التي تزيل اليوبيكويتين من البروتينات. نظرا لأن الطفرات داخل DUBs مرتبطة ب NDDs، فإن استهداف تعديلها قد يكون علاجا محتملا ل NDDs 5,6. علاوة على ذلك، يتم استجواب المسارات على مستوى الدائرة، مثل تلك التي تشمل وحدة مستقبلات GABAA، وغيرها من الاعتلالات القنوية لتحديد آليات الأمراض المرتبطة بالصرع، واضطراب طيف التوحد، ومرض الفصولالداخلي 7. طريقة بارزة أخرى، وهي تحرير الجينوم بتقنية كريسبر/كاس (الشكل 1)، وهي أداة قوية تستخدم لتغيير الجينوم مباشرة لإنشاء نماذج تجريبية جديدة، ومؤخرا لعلاج الاضطرابات الجينية النادرة 8,9,10. تستمر مجموعة أدوات كريسبر في التوسع، وقد ظهرت أربعة أساليب، منها CRISPRi (تداخل/تثبيط CRISPR)، وCRISPRa (تفعيل CRISPR)، وتحرير الأساسيات، وتحرير القاعدة، كابتكارات بحثية وسريرية مؤثرة. وأخيرا، تستعرض هذه المقالة التطورات في استخدام الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة (iPSCs). سمحت iPSCs، ومشتقاتها الخلوية، للباحثين بنمذجة العديد من NDDs بدقة أكبر باستخدام الخلايا المشتقة من المرضى 9,11,12. ومن المهم أن تطوير الأعضاء من iPSCs مكن من دراسة العملية التطورية التي تكمن وراء العديد من NDDs بطريقة أكثر صلة بالأمراض البشرية مقارنة بنماذج القوارض13,14.

تفصل هذه المراجعة الموجزة التقنيات التي تم تقديمها أعلاه وتوسع فيها. بالإضافة إلى ذلك، تناقش عدة دراسات حديثة تستفيد من هذه التقنيات للحصول على رؤى أعمق حول اضطرابات الاضطراب العصبي، والفجوات في الأدبيات الحالية، والاتجاهات المستقبلية.

مراجعة ومنظور

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة والنماذج التجريبية المرتبطة بها

ظهرت الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة كنظام قوي لنمذجة الخلايا الجذعية متعددة القدرات (NDDs). في الواقع، تحدث العديد من العمليات التطورية في نماذج iPSC التي تشبه تلك التي لوحظت أثناء تطور دماغ الإنسان ولا تحدث أثناء تطور دماغ القوارض15. لذلك، قام الباحثون بربط نماذج الخلايا الجذعية، بما في ذلك الزراعة ثنائية الأبعاد، والأورجينويدات، والتجميعات، بطرق تجريبية أخرى لفهم أفضل لآليات المرض في NDDs 11,13,14,16.

مؤخرا، تم استخدام التجميعات الصبغية لنمذجة سمة رئيسية من ضعف تكوين الأعصاب المتأثرة بمتلازمة داون (DS)خلال تطور الجنين. باستخدام كل من hiPSCs في DS وhiPSC اليوثوية، تم تحفيز تكوين عصبي، تلاه تمايز إلى خلايا عصبية. بعد 85 يوما، تم استخدام الكيمياء المناعية وتصوير التصوير لمراقبة دورة الخلية. لاحظوا أن الخلايا السلفية العصبية لدي إس لم تخرج من دورة الخلية وغير قادرة على التمايز إلى خلايا عصبية ناضجة، كما وجدوا أن عيوب دورة الخلية تغير الطور العصبي، مما يسبب ضعف تكوين الخلايا العصبية في DS16.

بينما ركزت العديد من نماذج الخلايا الجذعية على الخلايا العصبية، تلعب أنواع أخرى من الخلايا، بما في ذلك الخلايا الدبقية، دورا مهما في علم أمراض اضطراب العصبيةالعصبية 17. ركز تقرير حديث على دور التوجع الدبقي والخلايا النجمية في متلازمة X الهشة (FXS). باستخدام الخلايا الهيPSCs، تم زراعة الخلايا السلفية للخلايا النجمية وتمايزها إلى خلايا نجمية خاصة بالدماغ الأمامي تفتقر إلى بروتين ريبونوي هش11. لاحظوا أن هذه الخلايا النجمية تعاني من اضطراب في الأيض الجليكولاتي والميتوكوندري. أظهرت أبحاث سابقة لنفس الفريق أيضا أن وظيفة الميتوكوندريا الصحيحة ضرورية للتحكم في إطلاق الجهد الفعال في الخلايا العصبية المستمدة من مرضى FXS11,18. بينما لا يزال هناك حاجة لمزيد من العمل لفهم الآلية التي يتغير بها استقلاب الخلايا النجمية وإطلاق الخلايا العصبية في FXS، تظهر هذه الدراسات أن الخلايا النجمية يمكن أن تدفع الأمراض وتكون هدفا علاجيا في نفس الوقت.

تحرير الجينوم

وضع فرانسيسكو موجيكا الأساس لتحرير الجينوم باكتشاف جهاز كريسبر (تكرارات باليندرومية قصيرة متباعدة بانتظام متجمعة)، وهو جهاز مناعي تكيفي للنوى بدائية، في أوائل التسعينيات. استنادا إلى ذلك، ابتكرت جينيفر دودنا وإيمانويل شاربنتييه طريقة تسمى CRISPR/Cas9 تستفيد من CRISPR مرتبط بنوكلياز Cas9 لعزل وتغييرالجينات بشكل انتقائي. بعد فترة وجيزة من نشر الدراسات الأولية لتحرير جينات كريسبر/كاس9، بدأ الباحثون في التلاعب بنظام كريسبر/كاس لكشف معلومات جينومية جديدة أو تعديل الجينات بطريقة فريدة. إحدى الطرق الجديدة هي CRISPRi - طريقة لإسكات جين محل اهتمام21,22. باستخدام نوكلياز Cas9 غير النشط حفازيا مع RNA cr وtracr-RNAs، يتم عرقلة وصول بوليميراز RNA إلى المحفز، مما يوقف التعبير الجيني لجين معين أو مجموعة من الجينات22,23. تم استخدام شاشات CRISPRi لتحديد عدة جينات خطر لاضطرابات العصبية الذهنية وكذلك تحديد التغيرات الوظيفية المرتبطة بفقدان الوظائف في تلك الجينات. على سبيل المثال، أجريت شاشة CRISPRi حديثة في تجميعات مشتقة من iPSC اختبار 425 جينا من NDD لتأثيرها على تطور الخلايا العصبية الداخلية وكشف أن فقدان عدة جينات مرشحة أثر على بنية الشبكة الهيكلية والداخلية24. علاوة على ذلك، كشف فحص CRISPRi أن فقدان ADNP، وهو جين خطر لاضطراب طيف التوحد، أدى إلى تغييرات في تقليم الخلايا الدبقية لإشارات التشابكالعصبية 25. لذا، كشفت فحوصات كريسبري عن عدة آليات مرضية متقاربة ومتباينة في اضطراب العصبي العصبي.

مكمل ل CRISPRi، يعد CRISPRa أداة تستخدم لزيادة التعبير عن الجينات. تربط هذه التقنية Cas9 غير النشط حفازيا بمنشطات النسخ وتستهدف بواسطة RNA إرشادي. كما تم الاستفادة من كريسفرا لفهم كيف يمكن لتنشيط جينات خطر التوحد واضطراب التوحد واضطراب النوولد أن يغير الأنماط الظاهرية للمرض. بينما توجد دراسات قليلة تستخدم كريسبراها لإنقاذ الأنماط الظاهرية للاضطراب العصبي العصبي العصبي (NDD)، قد يكون لدى كريسبراها إمكانات علاجية كبيرة. على سبيل المثال، أظهرت دراسة حديثة أن تنشيط ITGB3 (الذي يرتبط بكفاية الهيبلوينغز) أنقذ وظيفة الشبكة وأنماط التوحد في القوارض23. في الواقع، العديد من متغيرات جينات NDD تسبب المرض بسبب نقص الهابلوين، مما يثير احتمال استخدام كريسبراها لزيادة تعبير الأليل غير المتأثر بطريقة تعدل المرض.

تحرير القاعدة والتحرير الأولي هما طرق دقيقة ضمن صندوق أدوات كريسبر لتحرير نيوكليوتيدات محددة داخل الجينوم. كلاهما يقطع خيطا واحدا من الحمض النووي بدلا من كسر مزدوج الخيط (DSB) كما في CRISPR/Cas910,26. بينما التحرير الأساسي أكثر تحديدا من تحرير كريسبر/كاس9 القياسي، إلا أنه أقل قابلية للتكيف وبالتالي أقل صلة بالترجمة مقارنة بالتحرير الرئيسي. تكمن كفاءة تعديل القواعد في قدرته على تصحيح الطفرات النقطية عن طريق استبدال السيتوسين بالثيمين أو الأدينين بالجوانين والعكس صحيح 10. وبسبب ذلك، فإن تعديل القاعدة محدود بأنواع الطفرات التي يمكن أن يحدثها. لذا، رغم فائدتها، يمكن تنفيذ طفرات الانتقال فقط، وليس الإدراج أو الحذف10. ومع ذلك، فإن التحرير الأولي هو شكل عالي التكيف من تحرير الجينوم مع العديد من التطبيقات الممكنة. التحرير الأولي يعتمد على RNA دليل تحرير أولي (pegRNA) وإزيم Cas9 نيكاز مرتبط بإنزيم النسخ العكسي الذي يمكن أن يسهل الإدخالات أو الحذف أو التغييرات في النيوكليوتيدات المفردة10. للأسف، نظرا لأنه أكثر تعقيدا تقنيا ويمكنه إجراء تغييرات جينية أكبر، يمكن أن يكون التحرير الأولي أقل كفاءة من التحرير الأساسي. لذلك، يمكن استخدام كلاهما كأدوات مكملة وهما مفيدان في التحرير الجينومي لاضطرابات النمو العصبي. لقد تم بالفعل الاستفادة من التحرير الرئيسي لعلاج مريض يعاني من اضطراب جيني نادر27 وأظهر وعدا في إنقاذ الأنماط الظاهرية للمرض في نموذج القوارض للشلل النصفي المتناوب في الطفولة28.

الاختبارات الخلوية والجزيئية

تحدث اضطرابات الاضطراب النووي بسبب متغيرات جينية تؤثر على وظيفة الخلية بطرق مختلفة 29,30,31. التحدي الرئيسي الذي يواجه من يدرسون اضطرابات العصبية العصبية هو كيفية تحديد ما إذا كان متغير معين من المريض يسبب تغيرا وظيفيا ضاريا في الخلية. لذا، هناك حاجة كبيرة لاختبارات يمكنها تحديد ما إذا كان متغير جيني معين يسبب المرض أو حميدا بسرعة ودقة. اختبار جديد واعد هو اختبار الانقسام يوبيكويتينرقم 32. إنزيمات إزالة اليوبيكويتيل (DUB) هي مجموعة من الإنزيمات التي تزيل اليوبيكويتين من البروتينات، مما يمنع التحلل. تعد اضطرابات الديبل علاجات محتملة وأسباب لاضطرابات اضطراب العصب. حتى الآن، تم تحديد طفرات في 12 حالة من DUB مرتبطة سببيا بمتلازمات NDDs، بما في ذلك متلازمة هاو-فونتين، متلازمة TORCH الزائفة، متلازمة تشوه الشعيرات الدموية الصغرية، ومتلازمة أخرى5. لتحديد ما إذا كانت المتحورات المحددة للمرضى تسبب المرض أم لا، أصبحت اختبارات الشقق في المختبر اليوبيكويتين المعيار الذهبي لقياس النشاط الإنزيمي ل DUB للتحقق الوظيفي من الطفرات. يمكن استخدام هذه الطريقة لتقييم تأثير متغيرات الجينات على DUBs. ركزت دراسة حديثة على نوع من DUB الذي تم تحوره في الإعاقة الذهنية المرتبطة بالX 105، وهو DUB Ubiquitin Specific Protease 27 (USP27X). نجح الباحثون في إظهار طريقة للتعبير عن وتنقية USP27X المؤتلف، واختبار التقسيم لسلسلة اليوبيكويتين في المختبر. تسمح هذه الطريقة بتحديد النشاط الإنزيمي الذي ينظم دوران البروتين في الخلايا العصبية، وبالتالي قد يكون مهما في فهم الآليات الكامنة وراء تغير تقليم التشابك، والفترات الحرجة في النمو العصبي، ووظيفة البروتين32. ومن المثير للاهتمام أن هناك ندرة في الأوراق المنشورة حول DUBs ودورها في الأمراض، وبالتالي فإن مدى تطبيق هذا الاختبار لا يزال غير مختبر ومفتوح لمزيد من البحث.

نظرا لأن العديد من اضطرابات الاضطراب العصبي العصبي تصنف أيضا كاضطرابات نادرة، فإن التحديد الجيني السريري للمتغيرات غالبا ما يحدد التغيرات الجينية على أنها "متغيرات ذات أهمية غير معروفة" (VUS) بسبب نقص الدراسات السريرية أو الوظيفية المنشورة سابقا حول تلك المتحورات 7,33,34. لذا، فإن الفحوصات لتحديد ما إذا كان فيروس نقص المناعة النفسي ممرضا بسرعة أمر بالغ الأهمية لتحديد الأسباب الجينية لاضطرابات النوم العصبي العصبي. أحد الأمثلة هو المتغيرات في مستقبلات GABAA. تعد المتغيرات الجينية في مستقبل GABAA سببا رئيسيا للصرع الوراثي وترتبط بالعديد من أنواع النوبات واعتلالات الدماغ النمائية الصرعية 7,35. بحثت دراسة حديثة في وحدات مستقبلات GABAA وحاولت تحديد ما إذا كانت هذه المتغيرات تسببت في تغييرات وظيفية داخل الخلية باستخدام نهج متعدد الوسائط. تم استخدام اختبارات في السيليكو لتحديد VUS والتنبؤ بالتغيرات الممرضة في وحدة γ2 GABAA. ثم تم تعريف النتائج الجزيئية للمتغيرات وشملت العلامات الهيكلية والفيزيائية والكيميائية الحيوية7. تم تعريف كل من هذه المجالات باستخدام تحليل الأدبيات، ونمذجة السيليكو، وعلم الكهرباء باللامب. بمجرد اختيار منطقة مرجعية، تم استخدام النمذجة الهرمية العصبية لاختبار تأثيرات التثبيط الذي يبوطه مستقبلات GABAA. لاحظوا أن طفرتين في وحدة ß3 (ß3N110D و ß3T288N) وطفرتين من وحدة γ2 أضعفت التثبيط الجابي7. يظهر هذا البروتوكول أن النهج متعدد الوسائط غالبا ما يكون مفيدا في تحديد مدى ممرضية فيروس الوحدة الجسدية الداخلية. على الرغم من أنها ليست عالية الإنتاجية، قد تكون هذه الطريقة مفيدة أيضا لأنظمة VUS الأخرى المرتبطة ب NDD والتي تفتقر إلى اختبار محدد للتحقق وظيفيا من المتحورات (مثل DUBs) - خصوصا إذا كانت مرتبطة بتغيرات كهربائية فيزيولوجية.

ورغم أن هذا ليس نهجا جديدا، إلا أن علم الفيزيولوجيا الكهربائية بالرقعة يظل المعيار الذهبي لفهم الخصائص الكهربائية للخلايا العصبية، وبالتالي كيف تؤثر التغيرات الجينية على الخصائص الأساسية للخلايا العصبية أيضا. من الأمور ذات الصلة بمرضى اضطراب القنوات36. على الرغم من وجود العديد من أنواع اعتلال القنوات، إلا أن المتغيرات في SCN1A قد درست جيدا وهي السبب الرئيسي لمتلازمة درافيت - وهي اعتلال دماغي صرعي تطوري مدمربشكل خاص. تم تحقيق التحقق الوظيفي لأنواع SCN1A باستخدام نهج تركيبي للتثبيت التلقائي ومحاكاة السيليكو. وباستخدام هذا النهج، تمكن الباحثون من حل عدة حالات VUS وإجراء ارتباطات جينية بالنمط الظاهري بناء على التغيرات الوظيفية في الخلايا العصبية37. في دراسة منفصلة باستخدام نهج مشابه، تم استخدام نماذج iPSC مع الفيزيولوجيا الكهربائية الآلية باستخدام الرقعة والتثبيت وفي نماذج السيليكو لتصنيف المتغيرات الجينية في قنوات الكالسيوم من النوعT 38. مع التركيز على CACNA1G، وهو جين يشفر Cav3.1 في أنواع مختلفة من الخلايا العصبية، CACNA1G تم تحوره لإنتاج 18 نوعا من Cav3.1 تم تحويلها مؤقتا إلى الخلايا العصبية. بعد ذلك، تم إجراء تسجيلات آلية باستخدام الرقعة المثبتة، تلتها طرق يدوية باستخدام الرقعة والاقتحام الحسابي. لاحظوا أن الترقيع التلقائي واليدوي أظهرا نتائج مماثلة، وأن الأساليب الحاسوبية تمكنت من تحديد التغيرات الوظيفية الناتجة عن المتغيرات الجينية المحددة38. بينما توفر النماذج الحاسوبية طريقة سريعة نسبيا للتنبؤ بالعواقب الوظيفية للمتغيرات الجينية، تظل الأساليب الكهربائية الفيزيولوجية تستغرق وقتا طويلا وتتطلب مهارات متخصصة للغاية تحد من فائدة تلك الأساليب عند محاولة التحقق من أعداد كبيرة من المتغيرات.

تستخدم مصفوفات متعددة الأقطاب (MEAs) لقياس النشاط الكهربائي حول مجموعات صغيرة أو عبر شبكات كبيرة من الخلايا. تختلف هذه الطريقة عن فيزيولوجيا كهربائية الرقعة في تركيزها على النماذج متعددة الخلايا، بينما يتركز الرقعة على قناة أو خلية وحيدة39,40. وبسبب ذلك، يمكن لاختبارات MEA أن تقدم نظرة حول كيفية تفاعل مناطق الدماغ المختلفة مع بعضها البعض، ويمكن استخدامها لدراسة الأمراض على نطاق شبكة. استخدمت العديد من الدراسات MEAs لدراسة نماذج تجريبية للصرع واضطراب طيف التوحد14,39. ميزة رئيسية في MEAs هي قدرتها على تحديد الطرق التي تتفاعل بها أنواع الخلايا العصبية المختلفة (مثل الخلايا العصبية الجلوتاماتيرية، الخلايا العصبية العضلية GABAerg، الخلايا السابقة، والخلايا الدبقية)14. وهذا يجعل MEAs نهجا ممتازا لدراسة تجمعات الدماغ. استخدمت إحدى الدراسات، أجراها بان وآخرون، هذه الطريقة لدراسة تطور الشبكات العصبية. استخدم المؤلفون الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات (hPSC) من القلفة الليفية14 التي تم تصنيفها أولا بفيروس ثم زرعت لإنتاج تجميعات الصموية. ثم تم لصق التجميعات على لوحات MEA وسجلت14 منها. ومن المهم أن التجميعات الصوتية يمكن تثبيتها وتسجيلها وخضوعها لتجارب دوائية لمدة تقارب 50 يوما، فقد يمكن استخدام هذا النموذج لتحليل الأدوية العلاجية لعلاج الصرع المرتبط باضطرابات العصبية العصبية العصبية (NDDs). في الواقع، يمكن استخدام هذا النهج لاختبار أي NDDs تكون فيها تغيرات في خصائص شبكة الخلايا العصبية معروفة أو مشتبه بها14.

الاستنتاجات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن أن تكون اضطرابات الاضطراب العصبي العصبي اضطرابات مدمرة ولا يوجد لها علاجات مستهدفة قليلة ولا علاجات. في الواقع، الغالبية العظمى من العلاجات تهدف إلى إدارة أعراض المرض (مثل أدوية مضادة للصرع). ومع ذلك، أدت التطورات الحديثة في التكنولوجيا إلى تقنيات جديدة لتحرير الجينات، والاختبارات، وأنظمة النماذج التي تتيح للعلماء استكشاف الأسباب الجذرية لاضطرابات الجينات  العصبية (الشكل 1). وقد شرحت هذه المراجعة بعض الأساليب الرائدة في الجهود لإيجاد علاجات جديدة لأمراض اضطراب العصبية العصبية والأمراض المرتبطة بها. ستسمح تقنيات تعديل الجينات للباحثين باستهداف الطفرات مباشرة لفهم آليات المرض بشكل أفضل وربما علاج المرضى بالعلاج الجيني الدقيق. تسمح الاختبارات الجديدة بتصنيف سريع وظيفي للمتغيرات الجينية، وستمكن نماذج الخلايا الجذعية العلماء من فهم آليات التطور المبكرة التي تدفع اضطرابات الوراثة الوراثية بالإضافة إلى اختبار علاجات جديدة. تشكل التقنيات المفصلة في هذه المراجعة الأساس الذي يمكن إجراء الدراسات المستقبلية بهدف فهم أعمق لآليات اضطراب الاضطراب العصبي العصبي، بالإضافة إلى الاعتماد على طرق سريرية جديدة لعلاجها. مع استمرار تطور المجال، يجب أن تدمج الدراسات المستقبلية تقنيات مثل اختبارات ما قبل الولادة، وعلاجات الجنين، والتصوير عالي المحتوى، والجينوميات الدوائية مع تلك المفصلة في هذه المراجعة.

figure-results-1
الشكل 1: ملخص نقاط القوة والضعف الرئيسية للنهج التقنية. تم تلخيص الطرق المفصلة في المقال والمذكورة في مجموعات الطرق المصاحبة. يتم تفصيل نقاط القوة والضعف الرئيسية لكل تقنية. يتم توفير مرجع رئيسي لكل تقنية تحت عمود الطريقة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون لا يفرضون أي تضارب مصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم توفير التمويل من قبل NIH NINDS RO1NS131223 إلى PHI. تم إعداد الشكل 1 باستخدام BioRender.

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Global report on children with developmental disabilities. , https://www.unicef.org/media/145016/file/Global-report-on-children-with-developmental-disabilities-2023.pdf (2023).
  2. Martínez De Lagrán, M., Bascón-Cardozo, K., Dierssen, M. Neurodevelopmental disorders: 2024 update. Free Neuropathol. 20, (2024).
  3. International Human Genome Sequencing Consortium. Finishing the euchromatic sequence of the human genome. Nature. 431, 931-945 (2004).
  4. Diagnostic and statistical manual of mental disorders. , 5th ed, American Psychiatric Association. (2013).
  5. Jolly, L. A., Kumar, R., Penzes, P., Piper, M., Gecz, J. The DUB club: Deubiquitinating enzymes and neurodevelopmental disorders. Biol Psychiatry. 92, 614-625 (2022).
  6. Clague, M. J., Urbé, S., Komander, D. Breaking the chains: deubiquitylating enzyme specificity begets function. Nat Rev Mol Cell Biol. 20, 338-352 (2019).
  7. Arslan, A., Öz, P. Identification and classification of position-specific GABAA receptor subunit missense variants for their role in hippocampal pyramidal neurons. J Vis Exp. , e67833(2025).
  8. Cabré-Romans, J. J., Cuella-Martin, R. CRISPR-dependent base editing as a therapeutic strategy for rare monogenic disorders. Front Genome Ed. , 7(2025).
  9. Zhang, F., Wen, Y., Guo, X. CRISPR/Cas9 for genome editing: Progress, implications and challenges. Hum Mol Genet. 23, R40-R46 (2014).
  10. Matuszek, Z., Brown, B. L., Yrigollen, C. M., Keiser, M. S., Davidson, B. L. Current trends in gene therapy to treat inherited disorders of the brain. Mol Ther. 33, 1988-2014 (2025).
  11. Reddy, B. K., Annaiyappa, N., Bhattacharya, A., Chattarji, S., Pal, R. Generation and characterization of human induced pluripotent stem cell-derived astrocytes lacking fragile X messenger ribonucleoprotein. J Vis Exp. (220), e68081(2025).
  12. Ren, B., Dunaevsky, A. Modeling neurodevelopmental and neuropsychiatric diseases with astrocytes derived from human-induced pluripotent stem cells. Int J Mol Sci. 22 (4), 1692(2021).
  13. Meng, X., et al. Assembloid CRISPR screens reveal impact of disease genes in human neurodevelopment. Nature. 622, 359-366 (2023).
  14. Pan, T., et al. A multi-electrode array platform for modeling epilepsy using human pluripotent stem cell-derived brain assembloids. J Vis Exp. (211), e67396(2024).
  15. Wu, S. R., Nowakowski, T. J. Exploring human brain development and disease using assembloids. Neuron. 113 (8), 1133-1150 (2025).
  16. Sharma, V., Chhawari, H., Joshi, P., Nehra, S., Singhal, N. In vitro modeling of Down syndrome neurogenesis using human-induced pluripotent stem cells. J Vis Exp. (217), e67382(2025).
  17. Lee, K. M., et al. The application of human pluripotent stem cells to model the neuronal and glial components of neurodevelopmental disorders. Mol Psychiatry. 25, 368-378 (2020).
  18. Sharma, S. D., et al. Astrocytes mediate cell non-autonomous correction of aberrant firing in human FXS neurons. Cell Rep. 42, 112344(2023).
  19. Mojica, F. J. M., Garrett, R. A. Discovery and seminal developments in the CRISPR field. CRISPR-Cas systems: RNA-mediated adaptive immunity in bacteria and archaea. Barrangou, R., van der Oost, J. , 1-31 (2013).
  20. Doudna, J. A., Charpentier, E. Genome editing. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science. 346, 1258096(2014).
  21. Enright, A. L., Heelan, W. J., Ward, R. D., Peters, J. M. CRISPRi functional genomics in bacteria and its application to medical and industrial research. Microbiol Mol Biol Rev. 88 (2), e00170-e00222 (2024).
  22. Kristof, A., et al. Engineering novel CRISPRi repressors for highly efficient mammalian gene regulation. Genome Biol. 26, 164(2025).
  23. Jaudon, F., Thalhammer, A., Zentilin, L., Cingolani, L. A. CRISPR-mediated activation of autism gene Itgb3 restores cortical network excitability via mGluR5 signaling. Mol Ther Nucleic Acids. 29, 462-480 (2022).
  24. Meng, X., et al. Assembloid CRISPR screens reveal impact of disease genes in human neurodevelopment. Nature. 622, 359-366 (2023).
  25. Teter, O. M., et al. CRISPRi-based screen of autism spectrum disorder risk genes in microglia uncovers roles of ADNP in microglia endocytosis and synaptic pruning. Mol Psychiatry. 30, 4176-4193 (2025).
  26. Liang, R., et al. Prime editing using CRISPR-Cas12a and circular RNAs in human cells. Nat Biotechnol. 42, 1867-1875 (2024).
  27. Musunuru, K., et al. Patient-specific in vivo gene editing to treat a rare genetic disease. N Engl J Med. 392 (22), 2235-2243 (2025).
  28. Benezra, D., et al. Bilateral optic nerve abnormalities associated with a 4-10 chromosomal translocation. Ophthalmic Paed Gen. 5 (3), 151-154 (1985).
  29. Prasad, D., Shukla, P. A comprehensive review on neurodevelopmental disorders. 12, 5(2025).
  30. Pinheiro, J., Honavar, M. F. Focal cortical dysplasia: updates. Indian J Pathol Microbiol. 65, S189-S197 (2022).
  31. Pejhan, S., Rastegar, M. Role of DNA methyl-CpG-binding protein MeCP2 in Rett syndrome pathobiology and mechanism of disease. Biomolecules. 11 (1), 75(2021).
  32. Koch, I., et al. Measuring enzymatic activity of neurodevelopmental disorder-associated deubiquitylating enzymes via an in vitro ubiquitin chain cleavage assay. J Vis Exp. (211), e67367(2024).
  33. Chen, E., et al. Rates and classification of variants of uncertain significance in hereditary disease genetic testing. JAMA Netw Open. 6, e2339571(2023).
  34. Al Eissa,, et al. Reclassifying variations of unknown significance in diseases affecting Saudi Arabia's population reveal new associations. Front Genet. 14, 1250317(2023).
  35. Maljevic, S., et al. Spectrum of GABAA receptor variants in epilepsy. Curr Opin Neurol. 32 (2), 183-190 (2019).
  36. Brunklaus, A., et al. Gene variant effects across sodium channelopathies predict function and guide precision therapy. Brain. 145 (12), 4275-4286 (2022).
  37. Knox, A. T., et al. Genotype-function-phenotype correlations for SCN1A variants identified by clinical genetic testing. Ann Clin Transl Neurol. 12 (3), 499-511 (2025).
  38. Davakan, A., et al. Electrophysiological classification of CACNA1G gene variants associated with neurodevelopmental and neurological disorders. Front Pharmacol. 16, 1613072(2025).
  39. McCready, F. P., et al. Multielectrode arrays for functional phenotyping of neurons from induced pluripotent stem cell models of neurodevelopmental disorders. Biology. 11, 316(2022).
  40. The practice of patch clamping. Patch clamping. , 95-114 (2002).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة