《Scientific Reports》：A transcriptomic and proteomic analysis and comparison of human brain tissue from patients with and without epilepsy
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癲癇治療面臨難題，如藥物副作用與耐藥性。為探尋新診療靶點，研究人員對癲癇與非癲癇患者腦組織進行轉錄組和蛋白質組分析。結果發現關鍵差異基因和蛋白，如 PCSK1、TPPP3和 DPYSL3 。這為癲癇診療提供新方向。
在神經系統疾病的研究領域，癲癇一直是個備受關注的 “頑固分子”。全球約有 7000 萬人深受其擾，大腦神經元的異常放電，如同一場場突如其來的 “電風暴”，導致患者反復癲癇發作。當前，癲癇的治療主要依賴抗癲癇藥物（ASMs），可長期服用不僅會帶來認知障礙、情緒波動等副作用，還可能使部分患者產生耐藥性，讓治療陷入困境。因此，尋找新的治療靶點和生物標志物迫在眉睫，就像在黑暗中尋找那一絲能指引方向的曙光。
為了解開癲癇的神秘面紗，徐州醫科大學附屬醫院的研究人員勇敢地踏上了探索之路。他們開展了一項極具意義的研究，對癲癇患者和非癲癇患者的腦組織進行轉錄組和蛋白質組分析，試圖從分子層面挖掘癲癇的發病機制，找到潛在的診療靶點。最終，研究取得了重要成果，相關論文發表在《Scientific Reports》上。
在這項研究中，研究人員運用了多種關鍵技術方法。首先是樣本采集，他們從徐州醫科大學附屬醫院選取了 5 例癲癇患者手術切除的癲癇病灶組織，以及 5 例非癲癇患者（腦腫瘤手術時）切除的正常腦組織。接著，采用 RNA 測序技術進行轉錄組分析，利用 iTRAQ - 基于的蛋白質組分析技術開展蛋白質組研究，還運用了定量逆轉錄聚合酶鏈反應（qPCR）、蛋白質免疫印跡法（WB）和免疫組織化學（IHC）染色等技術對關鍵基因和蛋白進行驗證。
下面來看看具體的研究結果：
- 轉錄組分析：通過 RNA 測序分析，研究人員發現癲癇組（EP）和非癲癇組（NEP）在基因表達上存在顯著差異。主成分分析（PCA）顯示兩組間有明顯的轉錄差異，共鑒定出 1604 個差異表達基因（DEGs），其中 584 個上調，1020 個下調 。進一步的功能注釋和通路富集分析表明，這些 DEGs 主要參與轉化生長因子 - β（TGF - β）信號通路、晚期糖基化終末產物及其受體（AGE - RAGE）信號通路等多個重要的生物學過程和信號通路。
- 蛋白質組分析：蛋白質組學技術揭示了兩組在蛋白質表達上的顯著差異，PCA 結果顯示兩組具有明顯的方向性。研究共鑒定出 694 個差異表達蛋白（DEPs），331 個上調，363 個下調。GO 注釋和 KEGG 通路富集分析發現，這些 DEPs 主要與蛋白質 - DNA 復合物組裝、核小體組裝等生物學過程，以及突觸囊泡循環、代謝途徑等信號通路相關。
- 轉錄組與蛋白質組的相關性：通過對 DEGs 和 DEPs 的相關性分析，發現有 89 個分子在 mRNA 和蛋白質水平均存在差異表達 。進一步分析發現，部分分子在轉錄組和蛋白質組數據之間呈現強正相關或強負相關。同時，顯著的 DEGs/DEPs 在 D - 天冬氨酸轉運、跨膜運輸等功能類別以及多個生物學通路中顯著富集。研究還發現了 3 個在腦組織或神經系統中高表達且可能與癲癇相關的基因：PCSK1、TPPP3和 DPYSL3。
- 關鍵基因的驗證：為了進一步確認這些基因的生物學意義，研究人員選擇 PCSK1、TPPP3和 DPYSL3進行驗證。運用 qPCR、WB 和 IHC 染色技術，結果證實了這些基因在轉錄組和蛋白質組數據中的表達趨勢。
在研究結論和討論部分，研究人員通過整合轉錄組和蛋白質組數據，確定了 89 個顯著的 DEGs/DEPs，這些基因和蛋白質參與多種生物學功能和信號通路，對癲癇的病理機制有重要影響。例如，D - 天冬氨酸轉運、跨膜運輸等過程可能通過調節神經遞質水平影響癲癇發作時的神經活動；細胞連接和囊泡運輸影響神經元的連接和功能；代謝途徑的改變表明能量代謝在癲癇發病中起著關鍵作用 。此外，研究還發現 DEGs/DEPs 參與了炎癥和免疫相關通路，提示炎癥和免疫反應可能在癲癇發病機制中發揮重要作用。
而對于 PCSK1、TPPP3和 DPYSL3這三個關鍵基因，雖然目前尚無直接證據表明它們與癲癇有聯系，但它們在神經系統過程中起著至關重要的作用。PCSK1參與神經內分泌轉化和神經肽加工，其在癲癇組中的顯著上調可能影響神經系統功能；TPPP3對神經再生至關重要，在癲癇組中表達顯著降低，可能參與癲癇的病理生理過程；DPYSL3在神經發生中不可或缺，其在癲癇組中的低表達可能影響神經元的興奮性和癲癇易感性。
總的來說，這項研究為癲癇的病理生理機制提供了新的見解，發現的 PCSK1、TPPP3和 DPYSL3等基因有望成為癲癇診斷的生物標志物和治療靶點，為未來癲癇的精準診療帶來新的希望。后續若能通過癲癇動物模型進一步驗證這些基因與癲癇發作的關聯，將更深入地揭示癲癇的發病機制，推動癲癇治療領域的發展。
