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局灶性皮质发育不良 II 型（FCDII）引发难治性癫痫，机制不明。研究人员结合多种单细胞基因分型和转录组学技术，分析 FCDII 患者手术标本。发现突变存在于多种细胞类型，明确了 DNs 和 BCs 分子特征。为 FCDII 精准治疗提供依据。
在大脑这个神秘的 “宇宙” 里，每一个细胞都像是一颗独特的星球，它们相互协作，维持着大脑的正常运转。然而，当一些细胞发生异常变化时，就可能引发各种神经系统疾病。局灶性皮质发育不良 II 型（FCDII）就是这样一种令人头疼的疾病，它会导致儿童期起病的药物难治性癫痫，让许多患者饱受折磨。
目前，FCDII 的发病机制还存在诸多谜团。虽然已知它源于 mTOR 通路基因的发育体细胞激活突变，可究竟哪些细胞类型携带这些致病突变，以及它们如何影响细胞特异性转录程序，科学家们并不清楚。为了解开这些谜团，来自法国、比利时、瑞士等多个国家科研机构的研究人员展开了深入研究，其研究成果发表在《Nature Neuroscience》上。
该研究意义重大。它不仅有助于深入理解 FCDII 的发病机制，还为开发新的治疗方法提供了理论基础，有望改善患者的生活质量。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。他们收集了 10 例 FCDII 患者手术切除的皮质样本和 3 例非癫痫患者的死后皮质样本作为对照。采用单细胞测序（snRNA-seq）技术，对皮质组织进行分析；通过激光捕获显微切割测序（LCM-seq）、Visium 空间转录组学和 MERSCOPE 技术，确定 DNs 和 BCs 的转录身份；利用荧光激活核分选（FANS）结合液滴数字 PCR（ddPCR）和靶向深度扩增子 DNA 测序，验证体细胞突变在不同细胞群体中的分布。
下面来看具体的研究结果：
- FCDII 皮质中细胞类型特异性转录变化：通过 snRNA-seq 分析，研究人员从患者和对照样本中获得了大量单细胞核，并鉴定出七种主要细胞类型。比较患者与对照样本，发现谷氨酸能神经元（GluNs）和星形胶质细胞的差异表达基因（DEGs）数量最多，且不同细胞类型的 DEGs 参与不同的分子通路，这表明 FCDII 发病机制具有很强的细胞类型特异性。
- FCDII 体细胞突变在细胞类型中的分布：综合运用多种技术，研究人员发现突变存在于多种细胞类型中，包括谷氨酸能神经元、星形胶质细胞、GABA 能中间神经元、少突胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质前体细胞（OPCs）。不过，只有少数突变细胞表现出巨细胞特征，如 DNs 和 BCs 仅占突变细胞的 1 - 10%。
- FCDII 突变的细胞类型特异性转录效应：对比突变细胞核（Mut.）和仅检测到参考等位基因的细胞核（Ref.），发现突变影响细胞的代谢和线粒体功能，且非突变神经元也受到影响，这表明 FCDII 存在细胞自主和非细胞自主机制。
- DNs 和 BCs 具有不同的分子身份：运用多种互补方法，研究人员确定 DNs 与谷氨酸能神经元分子关系密切，BCs 更类似于星形胶质细胞。DNs 和 BCs 具有不同的基因表达特征，DNs 表达与神经递质转运和凋亡相关的基因，BCs 表达参与囊泡组织和细胞迁移的基因。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，DNs 和 BCs 是不同的细胞类型，可能源于神经元和星形胶质细胞谱系分化之前的单一突变事件。它们可能通过不同机制促进癫痫发生，DNs 可能通过改变突触传递影响非突变细胞，BCs 则可能通过旁分泌影响邻近细胞。此外，mTOR 激活突变仅在少数细胞中导致巨细胞形成，这挑战了以往的认知。同时，研究还发现 FCDII 组织中存在两种基因失调模式，非突变细胞在神经发育等相关通路存在非细胞自主改变，突变的谷氨酸能神经元则表现出代谢和线粒体功能的细胞自主变化。这些发现为 FCDII 的研究提供了新的视角，有望推动针对 FCDII 的治疗研究，为患者带来新的希望。
