“审稿人认为本次工作将在雷特综合症的遗传学领域树立新的里程碑。并指出这篇论文将从根本上改变人们对于MECP2引起雷特综合症的认知。”加拿大多伦多大学博士毕业生、目前正在美国麻省理工学院从事博后研究的刘毅表示。
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刘毅（来源：刘毅）
通过本次研究，他和所在团队提供了关于MECP2在人类神经元基因组上的结合模式、作用方式、及其对于基因转录影响的全新理解，展现了MECP2作为关键转录激活因子的巨大潜力。
与此同时，刘毅和团队还建立了MECP2全基因组表观遗传学图谱。
通过这一图谱他们惊喜地发现：MECP2直接与超过个神经元基因结合。更令人振奋的是，其中许多都与自闭症相关。
在分子机制上，他们发现MECP2能直接与RNA聚合酶II（RNApolymeraseII）相互作用，从而能够介导转录激活。
（来源：Neuron）
据介绍，在雷特综合症的神经元中，MECP2的突变减弱了其与靶基因的结合力，导致RNA聚合酶II在转录起始点的聚集下降。
在全基因组水平上，这种变化会导致相关基因表达的降低。通过研究这一变化，课题组阐明了雷特综合症的新致病机理。
早期数据表明，在缺失MECP2基因的雷特综合症小鼠模型中，当恢复小鼠大脑中MECP2基因的表达的时候，能在一定程度上修复神经功能障碍。
研究中，他们发现MECP2在人类神经元中可以结合并直接调控基因。其中的个基因，均与自闭症风险存在相关性。
在携带雷氏综合征患者基因突变的神经元中，大约有80%MECP2可以直接调控基因并会出现转录下调，从而引起神经发育、突触形成、线粒体、核糖体和纤毛功能等方面的障碍。
基于此，他们确定了由MECP2基因突变直接引起的失调细胞通路，这些通路将有潜力成为小分子药物筛选的治疗目标。
在分子机制层面，他们发现大多数MECP2雷氏综合症的基因突变，都会削弱MECP2与RNA聚合酶II的相互作用，从而降低RNA聚合酶II在转录起始点的聚集，进而阻碍基因的表达。
因此，MECP2与RNA聚合酶II之间的蛋白质相互作用，可能会成为治疗雷特综合征的重要靶点，并能从分子机理角度来解决神经元中的基因表达障碍。
而该团队构建的MECP2在健康与疾病状态中的综合表观遗传组基因图谱，则能用于指导雷氏综合症的靶向治疗。
总的来说，本次发现有望改变人们对于MECP2分子的功能的认知，不仅为理解其作用机制带来了全新视角，也为开发相关治疗方法提供了宝贵线索。
（来源：Neuron）
雷特综合症的20多年未解难题
据了解，雷特综合症是一种罕见的神经发育疾病，会导致严重的智力障碍、语言障碍和运动障碍、以及导致类似自闭症谱系的行为。
这种疾病主要由位于X染色体的MECP2基因突变所致，通常在女孩幼儿期开始表现，目前尚无能够治愈的方法。
由MECP2基因编码的MECP2蛋白，在大脑中高度表达。所以，这种蛋白是一种重要的表观遗传调控因子，对于维持神经元功能起着重要作用。
自年人类发现MECP2基因突变导致雷特综合症以来，包括刘毅的博士后导师、美国科学院院士、美国麻省理工学院教授鲁道夫·耶尼施（RudolfJaenisch）团队在内的全球研究人员，已经进行了20多年的深入研究。
尽管人们已经了解到MECP2基因突变，会对神经元基因表达调控产生广泛的影响。
但是，人类至今仍未完全厘清MECP2蛋白到底可以直接结合哪些基因，以及这些基因转录的变化所导致的雷特综合症的发病机制。
而针对这些问题加以解答，对于开发更具针对性的治疗方案至关重要。
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要想研究上述问题，刘毅首先需要通过人类胚胎干细胞，来构建雷特综合症的模型。
通过利用CRISPR/Cas9技术，他在人类胚胎干细胞的内源性MECP2基因位点，构建了带有绿色荧光蛋白标签的结构。
并引入了雷氏综合症患者中常见的MECP2基因突变，同时也构建了MECP2基因敲除的人类胚胎干细胞。
通过利用高特异性的绿色荧光蛋白抗体，可以直接比较野生型MECP2蛋白与突变型MECP2蛋白，在细胞中的定位差异和功能差异。
对于人类胚胎干细胞来说，当采用传统方法来分化成成熟神经元，可能需要长达数月之久，并且在所得到的细胞群体中，可能存在较大的异质性。
为了高效地诱导神经元分化，刘毅和同事利用CRISPR/Cas9技术，将强力霉素（Doxycycline）可诱导的NGN2过表达系统，引入到人类胚胎干细胞中。
NGN2基因能编码一种神经特异性转录因子，它能驱动干细胞分化为神经元。
因此，通过诱导NGN2基因表达，只需花费不到三周的时间，就能高效地诱导分化成熟神经元群体，并且这些神经元群体具有较高的均一性。
这样一来，就能从神经元发育和病理变化这两个角度，研究MECP2蛋白的分子机制。
建立雷特综合症神经元模型之后，刘毅等人还优化了CUTTag技术在神经元中的应用。
并利用高特异性的绿色荧光蛋白抗体，来提高实验分辨率。随后，他们开始解析和比较野生型MECP2蛋白与突变型MECP2蛋白，在神经元基因组上的结合差异。
此外，他们还结合蛋白质组、全基因组DNA甲基化测序、染色质开放性测序、以及RNA测序技术，来构建MECP2在人类神经元中的表观遗传学图谱。
为了更方便地分享多组学数据库，刘毅创建了一个名为MECP2NeuroAtlas的开源数据网站（