一、研究目的
Dup15q 综合征是一种罕见的神经发育障碍，由 15q11.2-q13.1 染色体区域拷贝数增加所致，该区域包含编码 γ- 氨基丁酸 A 型（GABAₐ）受体亚基的 GABRA5、GABRB3 和 GABRG3 等关键基因。患者常表现出肌张力低下、运动发育迟缓、智力障碍、癫痫及特征性脑电图（EEG）β 波段异常等症状，目前尚无针对性的疾病修饰疗法，存在极高的未满足医疗需求。

本研究的核心目的包含两方面：一是明确 GABAₐ-α5 受体亚基基因拷贝数增加与 Dup15q 综合征小鼠模型（15q dup 小鼠）电生理及行为表型之间的关联；二是验证 GABAₐ-α5 负性变构调节剂 RO4938581 通过选择性抑制 GABAₐ-α5 受体活性，是否能改善 15q dup 小鼠的异常表型，为 Dup15q 综合征提供精准医疗的潜在治疗方向。

二、研究方法
1.实验动物与材料
实验动物：采用雄性patDp/+（15q dup）小鼠及其野生型（WT）同窝小鼠，维持在C57BL/6J遗传背景下，饲养于标准实验室环境（恒定温度，12小时光照/黑暗周期），自由获取食物和水。根据不同实验类型设置相应样本量；通过特定引物进行基因分型，实验流程经巴塞尔州动物保护委员会批准。

实验材料：RO4938581、地西泮、[³H]flumazenil、[³H]L-655,708、[³H]RO0154513均由瑞士F. Hoffmann-La Roche AG合成，RO4938581给药制剂为含特定比例PEG400和HP-β-环糊精的水溶液。

2.分子生物学检测方法
RT-qPCR：检测15q dup小鼠海马体中GABRA5、GABRB3、GABRG3基因的mRNA表达水平，验证转录水平变化。

免疫荧光染色：定量分析15q dup小鼠脑组织切片及神经元培养物中GABAₐ-α5受体亚基的蛋白质表达量。

体外放射自显影：制备小鼠大脑矢状切片，分别用特异性标记物（[³H]L-655,708检测GABAₐ-α5受体、[³H]flumazenil检测α1、α2、α3、α5亚基受体、[³H]RO0154513检测α4、α6亚基受体）进行孵育，经冲洗、干燥、曝光后，通过磷光成像仪扫描并定量分析皮层、海马体、纹状体等脑区的受体结合强度。

3.电生理学检测方法
海马体切片电生理记录：小鼠麻醉处死后分离海马体，制备横向切片，记录自发兴奋性突触电流（sEPSCs）、自发抑制性突触电流（sIPSCs）；采用配对脉冲抑制（PPI）实验，施加间隔特定时长的双刺激，记录CA1区群体峰电位（PS）；检测长时程增强（LTP）以评估突触可塑性。

EEG记录：选取特定周龄小鼠手术植入EEG/EMG电极，术后恢复特定时长。采用随机交叉设计，腹腔注射RO4938581、地西泮及溶媒对照，给药后记录特定时长EEG信号，通过iox2软件处理数据，分析觉醒状态下的频谱功率，重点关注β波段变化。

4.行为学测试方法
所有行为学实验均在光照阶段进行，实验者设盲，动物随机分组并分为两个队列平衡测试时间，测试顺序为旷场实验、直接社交互动测试、超声发声检测、嗅觉习惯化/去习惯化测试、Morris水迷宫测试。

旷场实验：在标准规格有机玻璃箱中，记录小鼠特定时长内总移动距离，评估自发探索活动。

直接社交互动测试：将两只同基因型、同处理方式的异笼小鼠置于标准规格透明箱中自由探索特定时长，记录社交接触总时间。

超声发声检测：测试前特定时长让雄性小鼠获得雌性接触经验，测试时分别暴露于蒸馏水和发情期雌性小鼠尿液，各记录特定时长超声发声。

嗅觉习惯化/去习惯化测试：通过悬挂的棉签提供不同气味（蒸馏水、杏仁提取物、香蕉调味剂、社交气味），记录小鼠嗅闻时间，评估气味辨别能力。

Morris水迷宫测试：设置可视平台（连续多天，每天多次试验）和隐藏平台任务（获取期连续多天、反转期连续多天，每天多次试验），记录逃避潜伏期，通过探针测试评估记忆能力。

5.统计学分析方法
放射自显影数据采用双因素方差分析（ANOVA）结合Sidak多重比较检验。

电生理数据通过GraphPad Prism 7分析，正态分布数据采用配对或非配对t检验，多组比较采用ANOVA及事后检验。

行为学数据采用R软件分析，水迷宫数据用三因素重复测量ANOVA，其余数据用双因素ANOVA或t检验，显著差异时采用Ryan事后检验。

EEG数据采用t检验分析对数转换后的频谱功率，通过聚类置换检验校正多重比较误差。

三、研究内容
1.GABAₐ-α5 受体在 15q dup 小鼠脑中的表达特征
通过RT-qPCR验证，15q dup小鼠海马体中GABRA5、GABRB3、GABRG3基因的mRNA表达水平较WT小鼠升高，免疫荧光染色显示GABAₐ-α5受体亚基蛋白质水平亦显著升高。

体外放射自显影结果显示，GABAₐ-α5受体特异性配体在15q dup小鼠皮层、海马体、纹状体的结合强度较WT小鼠显著升高，而标记α1、α2、α3、α5亚基受体的配体仅呈升高趋势，标记α4、α6亚基受体的配体无显著变化，证实GABAₐ-α5受体是15q dup小鼠脑中唯一显著过表达的苯二氮䓬敏感GABAₐ受体亚型。
 

图1：VTA GABA神经元的光遗传同步增强了刺激诱导的爆发放电

2.15q dup 小鼠的电生理异常及 RO4938581 的调控作用
电生理记录显示，15q dup小鼠与WT小鼠的自发兴奋性突触电流（sEPSCs）无显著差异，但自发抑制性突触电流（sIPSC）频率显著升高，提示海马体抑制性突触传递增强。RO4938581对sIPSC频率无影响，但可减少15q dup小鼠神经元的sIPSC平均面积，降低抑制性突触电荷转移。

配对脉冲抑制（PPI）实验结果显示，15q dup小鼠的PPI效应较WT小鼠更显著，RO4938581处理后，两种基因型小鼠的PPI比值均显著升高，通过增加第二个群体峰电位（PS）的振幅，使PPI效应恢复正常，表明RO4938581可平衡海马体兴奋/抑制回路。此外，15q dup小鼠与WT小鼠的长时程增强（LTP）无显著差异。
 

图2：RO4938581规范化野生型和15q dup小鼠的配对脉冲比

3.15q dup 小鼠的行为学异常及 RO4938581 的改善作用
行为学测试显示，15q dup小鼠存在探索活动减少、社交互动异常、超声发声减少、社交气味偏好降低及水迷宫反转学习障碍等表型。慢性口服RO4938581后，部分异常表型得到改善：

Morris水迷宫实验结果显示，15q dup小鼠在可视平台和隐藏平台获取期的逃避潜伏期与WT小鼠无差异，但在反转期（平台位置改变）的潜伏期显著延长；RO4938581处理后，15q dup小鼠在反转期的逃避潜伏期显著缩短，认知灵活性得到改善。

直接社交互动测试结果显示，15q dup小鼠的社交接触时间存在异常，RO4938581慢性处理可使该表型恢复至WT小鼠水平，证实GABAₐ-α5受体过表达与社交行为异常相关。

图3：慢性RO4938581治疗能减轻15q dup小鼠的逆转学习障碍和异常社交行为

4.15q dup小鼠的 EEG 异常及 RO4938581 的调控作用
EEG记录结果显示，15q dup小鼠在觉醒状态下的β波段功率较WT小鼠升高，该表型与人类Dup15q综合征患者的EEG特征一致，且类似WT小鼠给予地西泮（GABA受体增强剂）后的脑电反应。

RO4938581急性处理后，15q dup小鼠的β波段功率显著降低，其中特定低剂量在部分β频段的改善效果具有统计学意义，而高剂量无显著差异，表明RO4938581可部分逆转15q dup小鼠的EEG异常表型。
 

图4：RO4938581部分规范了15q dup小鼠β-band活性的增加

四、创新点
1 明确核心病理机制的特异性
首次通过多维度验证（RT-qPCR、免疫荧光、放射自显影）证实，15q dup 小鼠脑中仅 GABAₐ-α5 受体亚型显著过表达，其他 GABAₐ受体亚型无明显变化，明确了 GABAₐ-α5 受体过表达及功能亢进是 Dup15q 综合征的核心病理机制，为精准靶向治疗提供了明确靶点。

2 验证靶向药物的多维度治疗效应
首次系统证实 GABAₐ-α5 负性变构调节剂 RO4938581 可在电生理、行为学、脑电三个关键维度同步改善 15q dup 小鼠的异常表型：既降低抑制性突触传递强度、平衡神经回路，又改善认知灵活性和社交行为，还部分逆转特征性 EEG β 波段异常，实现了 “机制 - 表型 - 药物” 的完整验证链。

五、启发
1 罕见病治疗的精准靶向思路
Dup15q 综合征的病因是特定染色体区域重复导致的关键基因过表达，本研究通过聚焦该区域内功能明确的 GABAₐ-α5 受体，实现了 “病因 - 机制 - 药物” 的精准匹配。这提示罕见病治疗应优先解析核心病理通路，针对关键分子靶点开发特异性药物，避免广谱治疗的局限性。

2 多维度表型验证的科研设计原则
研究同时采用电生理、行为学、EEG 等多维度检测方法，从分子、细胞、整体动物水平验证药物效应，确保了研究结果的可靠性。这启示科研工作中，尤其是神经发育障碍相关研究，应构建全面的表型评估体系，避免单一指标的局限性。

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参考文献：Nakagawa R, Nani F, Hipp JF, Honer M, Knoflach F, Gasser R, Ozmen L, Tamada K, Fjeldskaar F, Takacs L, Vautheny A, Morairty SR, Saxe M, Takumi T, Hernandez MC. RO4938581, a GABAA-α5 negative allosteric modulator rescued behavioral and EEG phenotypes of a mouse model of Dup15q syndrome. Mol Psychiatry. 2026 Jan 5. doi: 10.1038/s41380-025-03247-yIF: 10.1 Q1 . Epub ahead of print. PMID: 41491842.

创作声明：本文是在原英文文献基础上进行解读，存在观点偏向性，仅作分享，请参考原文深入学习。
 

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