Regeneron ISEF 2025 大奖：BMED040 - 神经发育障碍的视网膜模型

神经发育障碍 (NDD)，例如自闭症谱系障碍 (ASD) 和注意力缺陷多动障碍 (ADHD)，的早期诊断有助于早期干预，对改善患者的终身预后至关重要。目前的诊断需要精神科医生进行数小时的评估，这表明需要一种更客观、更有效的 NDD 筛查工具。受既往临床研究表明 NDD 患者存在视网膜生理差异的启发，本研究探索视网膜作为 ASD 和 ADHD 生物标志物的作用。在本研究中，我开发了一个基于视网膜图像的可解释卷积神经网络模型，通过事后分析用于 ASD 和 ADHD 诊断。潜在特征空间可视化表明，模型提取的视网膜特征可以有效地区分患者的不同病情。通过生成显著热图来定位重要的视网膜区域，这些热图揭示了与诊断相关的黄斑、视神经乳头和血管。为了更好地理解这些区域，我通过开发和分析一种新型的自闭症谱系障碍（ASD）体外视网膜模型来进一步探索其生物学可解释性。小鼠和人类视网膜细胞系用丙戊酸钠处理，丙戊酸钠是一种用于生成广泛接受的ASD诱导小鼠和脑细胞模型的化学物质。该模型的有效性得到了许多高置信度ASD风险基因表达中断的观察结果的支持。本研究鉴定出几个与视网膜发育相关的差异表达基因，并揭示了它们与ASD病理生理学的新关联。最终，本研究开发了新型的体外和计算机模拟模型，支持视网膜作为客观NDD筛查的可行生物标志物。