《Brain Research》：Landscape of spatial disruption of homeostasis in the middle temporal gyrus of epileptic patients
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癲癇是常見神經疾病，機制不明。研究人員用單細胞 RNA 測序（scRNA-seq）和空間轉錄組學（ST）研究癲癇患者顳中回（MTG）。發現細胞簇、基因表達模式改變，NPY、GFAP 等關鍵基因空間變化顯著，為治療提供靶點。
在神秘的大腦世界里，癲癇就像一場不定期爆發的 “風暴”，無情地沖擊著人們的認知功能和生活質量。全球約有 5000 萬人深受其害，然而，盡管科研人員一直在努力探索，癲癇背后精確的細胞和分子機制卻依舊迷霧重重。顳中回（MTG）作為大腦中參與多種認知過程的關鍵區域，在癲癇的發生發展中扮演著重要角色，可其中的空間和細胞變化卻始終沒有被完全闡明。
為了揭開這些謎團，來自未知研究機構的研究人員開展了一項極具意義的研究。他們綜合運用單細胞 RNA 測序（scRNA-seq）和空間轉錄組學（ST）技術，對癲癇患者的顳中回進行深入探究。最終，他們發現了癲癇患者顳中回中獨特的細胞簇和層特異性基因表達模式變化，還確定了與癲癇相關的關鍵基因和細胞亞型，這一成果對于理解癲癇的發病機制、尋找潛在治療靶點意義重大，相關論文發表在《Brain Research》上。
研究人員開展研究時用到的主要關鍵技術方法包括：獲取癲癇患者顳葉癲癇（TLE）的 scRNA-seq 數據（來自 EGA 的 EGAS00001002882 ）和 MTG 的 ST 數據（來自基因表達綜合數據庫 GEO 的 GSE220442），然后對數據進行質量控制，使用的工具包括 Omicverse 的‘pp.qc’函數和‘scrublet’等。
下面來看具體的研究結果：
- 癲癇患者的批量和單細胞圖譜：通過對 scRNA-seq 數據進行無監督聚類和降維分析，研究人員揭示了 MTG 中不同的細胞群體。UMAP 可視化展示出多種主要神經元，這初步呈現了癲癇患者 MTG 的細胞景觀。
- 空間穩態的破壞：研究發現，癲癇患者 MTG 中關鍵標記基因（如 NPY 和 GFAP）的空間分布區域發生了顯著改變，尤其是在 L5_6 層。這表明癲癇會引起 MTG 中關鍵基因空間穩態的破壞。
- 神經元群體的空間動態和多穩定性：利用空間轉換張量（STT）算法，研究人員對神經元群體的空間動態和多穩定性進行了特征描述，識別出空間穩定和不穩定的區域。進一步確定了 NPY 和 GFAP 是與空間穩態破壞相關的關鍵基因，同時發現特定的 L5_6 細胞亞型（如表達 TMSB10 和 RPS23 的細胞）在癲癇中也存在顯著的空間穩態破壞。
研究結論和討論部分指出，該研究全面分析了癲癇患者 MTG 的細胞和空間變化。通過整合 scRNA-seq 和 ST 技術，繪制出 MTG 的細胞景觀和空間組織圖，揭示了癲癇患者在細胞組成和空間穩態方面的顯著改變。這些發現為深入理解癲癇的分子和細胞基礎提供了重要依據，有助于尋找恢復癲癇大腦空間穩定性和神經元功能的潛在治療靶點，對于推動癲癇治療領域的發展具有重要意義。
