癲癇癥是一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，也是最常見的嚴重慢性大腦疾病，其特征是自發(fā)性發(fā)作和反復發(fā)作，主要發(fā)生在海馬或大腦皮層區(qū)域。目前，全世界已有超過6800萬人受到癲癇癥的影響，但人們對于癲癇的病理生理學仍然知之甚少。一些動物研究表明，某些神經(jīng)元亞型對癲癇發(fā)作的產(chǎn)生和電信號的傳播有一定的作用，但人類癲癇患者的相應數(shù)據(jù)卻很少。
對此，來自丹麥哥本哈根大學的研究人員在對117,221個神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄組進行單核轉(zhuǎn)錄組學分析后，確定了癲癇皮層轉(zhuǎn)錄組中分布于多種神經(jīng)元亞型的大規(guī)模變化，并找到了受癲癇影響最大的確切神經(jīng)元。相關成果發(fā)表于《Nature Communications》上。
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18752-7
具體而言，為了確定人類大腦癲癇發(fā)作活動中功能失調(diào)的神經(jīng)元亞型，研究人員對來自多個顳葉癲癇和非癲癇患者顳皮層樣本中的超過110,000個神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄組進行了單核轉(zhuǎn)錄組學分析。結果發(fā)現(xiàn)，最大的轉(zhuǎn)錄組變化發(fā)生在幾個主要神經(jīng)元家族（L5-6_Fezf2和L2-3_Cux2）和GABA能中間神經(jīng)元（Sst和Pvalb）的不同神經(jīng)元亞型中，而同一家族中的其他亞型則受影響較小。
癲癇和非癲癇數(shù)據(jù)集的整合以及與疾病相關的神經(jīng)元亞型的鑒定
此外，研究人員還觀察到了跨亞型的轉(zhuǎn)錄組的協(xié)調(diào)變化。這提示，與癲癇相關的轉(zhuǎn)錄組變化最大的亞型可能屬于同一回路。
該研究還發(fā)現(xiàn)，谷氨酸信號傳導是癲癇病失調(diào)最嚴重的信號之一，突顯出多個谷氨酸受體基因的逐層轉(zhuǎn)錄變化以及編碼AMPA受體輔助亞基基因的強烈上調(diào)。
癲癇患者皮層中谷氨酸受體亞基基因表達的分層失調(diào)
衛(wèi)生與醫(yī)學學院生物技術研究與創(chuàng)新中心副教授Konstantin Khodosevich表示：“我們的研究揭示了癲癇中基因表達的復雜性，這種復雜性比我們以前已知的要大得多。這并不是少數(shù)或幾百個基因的變化，而是不同神經(jīng)元中數(shù)千個基因在癲癇中表達的改變。從成千上萬表達變化的基因中，我們確定了最有可能促成癲癇發(fā)生的表達變化的基因，精確指出哪些神經(jīng)元受到癲癇的影響意味著我們可以鑒定出最有潛力成為有效治療靶標的分子。”
這項研究是第一個探索人腦癲癇區(qū)中每個神經(jīng)元如何受到癲癇影響的研究，是迄今為止發(fā)表的最大的腦部疾病單細胞數(shù)據(jù)集。下一步，研究人員的工作是研究神經(jīng)元及其功能變化如何導致癲癇發(fā)作，以期找到能夠使癲癇相關神經(jīng)元功能恢復正常并抑制癲癇發(fā)作的分子。
參考資料：
[1] https://www.genengnews.com/news/neurons-affected-by-epilepsy-identified/
[2] Identification of epilepsy-associatedneuronal subtypes and gene expression underlying epileptogenesis.
110102000668（1）號