由杜克大学-国大医学院和国家神经科学研究所进行的创新研究首次揭示了自闭症谱系综合征的一种综合症形式即Angelman综合征(AS)神经元功能障碍的关键机制。新加坡国家神经科学研究所(NNRIS)旗下的研究所(NNI)-一家合资企业，结合了两个组织的神经科学研究专业知识。这一发现可能使研究人员更接近为这种罕见的遗传病开发治疗方案，这种遗传病在新加坡约有15,000例活产中有1例发生。

利用人类诱导的神经元，研究小组发现AS病人细胞神经元中一个允许钾穿过细胞的特定离子通道被错误调节。这种变化是由基因缺失引起的，似乎是AS患者频繁发作的原因。因此，抑制特定的离子通道活性可以最终解决AS患者的癫痫发作。由于缺失基因是其他形式的自闭症所共有的，因此相同的机制可能导致自闭症中出现的症状更为广泛，并且寻找一种治疗该病的方法可能会给自闭症患者带来总体利益。

在新加坡，每150名儿童中就有1名患有自闭症，这是一种会影响人际交往和行为的发育障碍，高于全球每160名儿童中的平均水平。不幸的是，目前尚无一种针对自闭症的标准治疗方法，部分原因是迄今为止其根本原因和机制尚不清楚。

AS患者需要终生护理，因为他们生活发育迟缓，缺乏言语和频繁发作。AS和自闭症具有共同的遗传基础，特别是泛素蛋白连接酶E3A(UBE3A)基因的拷贝数中断。因此，许多研究人员认为，确定AS的潜在机制可以为患有类似症状的疾病(例如癫痫发作和学习障碍)提供治疗选择。但是，现有的使用小鼠模型的研究(目前是AS的生物医学研究的首选实验模型)尚未完全解决导致AS中观察到的癫痫发作的网络过度活跃的潜在机制。此外，尚不清楚在人类AS病例中是否有类似的病理机制起作用。

“由于人类和小鼠神经元之间的关键差异，来自AS小鼠模型的发现很难转化为人体试验，导致无法确定可以导致有效治疗的明确机制，” Hyunsoo Shawn Je副教授解释说。国立杜克大学的《神经科学与行为障碍计划》，该研究的高级作者。

迄今为止，很少有研究使用源自AS患者诱导的多能干细胞(iPSC)的人神经元来充分解释AS患者的癫痫网络活动。这些研究的一个关键问题是长期培养的人类神经元功能成熟有限，可能会影响人类患者真实疾病表型的建模。

来自Duke-NUS和NNI的研究团队，以及来自新加坡基因组研究所(GIS)，新加坡生物影像协会(SBIC)，科学，技术和研究机构(A * STAR)，新加坡国立大学的合作者(NUS)，因此，杜克大学(Duke University)致力于使用功能成熟的二维(2D)人类神经元培养物，研究AS患者来源的iPSC在单个细胞和网络集合水平上诱导的人类神经元的功能变化。以及三维(3D)人类皮质类器官或微型大脑。

Jeoc教授澄清说：“我们的研究使用了2D人类神经元文化，能够加快发现正常人与AS患者大脑中各个细胞水平的功能差异的能力。”“然后，使用3D人类微型大脑使我们能够监控自发网络活动，将单个神经元异常放电的发现与癫痫样活动的发现联系起来，就像在AS患者大脑中观察到的那样。”

“我们发现一种特定分子的功能障碍，即大电导钙激活钾(BK)通道，在AS患者细胞的神经元中失调，这种变化似乎是AS患者频繁发作的原因。” NNI的首席首席研究员，该研究的第一作者，作者Alfred Sun博士对此进行了阐述。

“通过结合遗传，生化，电生理和影像学分析，从功能成熟的2D神经元和3D类器官获得的综合数据分析为体外研究神经元表型提供了一个先进的平台。这种方法可能适用于在其他方面进行的疾病建模研究组织或器官。”来自国立杜克大学的第一作者袁强博士强调说。