1月5日，國際學術期刊Nature子刊Translational Psychiatry在線發表了中科院廣州生物醫藥與健康研究院李誌遠研究組的研究成果：CRISPR/Cas9 facilitates investigation of neural circuit disease using human iPSCs: mechanism of epilepsy caused by an SCN1A loss-of-function mutation。這項研究中，研究人員將近年來迅猛發展的基因組編輯技術與iPSC來源的疾病模型結合起來，研究SCN1A（Nav1.1）功能喪失型突變導致癲癇的原因。

　　癲癇作為一種大腦興奮性與抑製性失衡的疾病，涉及到興奮性與抑製性神經元亞型及它們通過突觸結構的相互作用。因而，其致病機製複雜，研究難度較大。Nav1.1突變對通道自身功能可造成“增強”與“喪失”兩種截然相反的效果。關於功能喪失型的突變，目前的研究成果相互矛盾，加之這些研究使用的體係本身存在局限性，使得其致病機製霧裏看花，尚難定論。在大腦中Nav1.1主要表達在GABA能神經元中，而在小部分穀氨酸能神經元中也有表達。Nav1.1具有偏好性的分布暗示，疾病起源於特定的神經元亞型，並且二者在疾病的發生中扮演不同角色。很明顯，目前的iPSC疾病模型不能提供這樣一個體係：既包含兩種神經元的網絡，同時又允許我們在電生理試驗中能夠精確的區分出其中的Nav1.1表達的亞型，以確保我們可以檢測突變的直接效應、確定疾病根源。另一方麵，目前利用iPS細胞模型的研究往往是基於具有不同基因背景的細胞株之間的比較，而眾多的證據表明，基因背景可以影響疾病的臨床症狀的嚴重程度。總之，由於本身存在的局限性，使得利用iPSC模擬如癲癇之類的神經網絡疾病處於困境。而基因編輯技術的出現及快速發展，為iPSC模型模擬神經網絡類疾病的尷尬局麵打開了一條出路。

　　研究人員通過在iPS細胞水平上敲入紅色熒光蛋白基因來標記神經元網絡中的GABA能神經元亞型，首次在病人來源的神經元網絡中對表達Nav1.1的神經元亞型做了電生理檢測。同時，對網絡中自發抑製性及興奮性突觸後電活動進行了分析。研究發現，突變c.a5768G（在外源性轉染體係中表現為無Nav1.1流）不僅影響表達Nav1.1的GABA能神經元上Nav總電流幅度的大小，而且影響Nav的通道激活性質。該變化進一步導致患者來源的神經元網絡中的自發性抑製性突觸後電流（sIPSCs）減弱。雖然自發的興奮性突觸後電流（sEPSCs）無顯著性變化，但是，當進一步分析sIPSCs和sEPSCs的頻率後，研究發現，患者來源的神經元網絡突觸後活動從抑製為主的狀態轉化為興奮性為主的激發態，這表明，僅僅sIPSCs的變化就足以顯著逆轉神經元網絡的興奮性水平。　

　　該研究成果填補了對SCN1A在外源轉染體係上的突變效應與在內源性表達的神經元上的突變效應之間的關係認識上的空白，並揭示了SCN1A功能缺失突變所致的癲癇發生的根本生理學基礎。

　　該研究獲得科技部、國家自然科學基金、中科院、廣東省和廣州市的經費支持。

病人神經元網絡中興奮性自發性突觸後電活動占主導地位