編碼Nav1.1通道α亞基的SCN1A基因發(fā)生突變，可導致具有各種臨床表型的癲癇，這與通道功能缺失或功能獲得的對比效果有關(guān)。近期，來(lái)自中國科技大學(xué)、中科院廣州生物醫藥與健康研究院、廣州醫科大學(xué)第二附屬醫院和中南大學(xué)的研究人員采用基因編輯乳房所以成功修復人類(lèi)iPSCs細胞中癲癇有關(guān)的基因突變。在這項研究中，研究人員將近年來(lái)迅猛發(fā)展的基因組編輯技術(shù)與iPSC來(lái)源的模型結合起來(lái)，糾正了癲癇患者iPSC中的致病突變。

　　SCN1A基因突變，可以導致具有廣泛臨床表型的癲癇，從相對良性的癲癇到更嚴重的Dravet綜合征。有些癲癇如Dravet綜合征，產(chǎn)生了治療耐藥性，其余類(lèi)型癲癇的治療，主要依賴(lài)于抗癲癇藥物。目前市場(chǎng)上有超過(guò)20種抗癲癇藥物可供使用，它們有不同的作用機制和靶標。關(guān)于SCN1A所致的癲癇的機制，我們所了解的信息還很有限，這對于醫生選擇藥物協(xié)同控制癲癇發(fā)作、同時(shí)最大限度地減少不良影響，一直都是具有挑戰性的。

　　在轉染系統中異源檢測到的癲癇SCN1A突變體，顯示出不同的電生理學(xué)改變，主要可以分為功能缺失突變和功能獲得突變。功能缺失突變更為常見(jiàn)，并與癲癇更嚴重的臨床表現有關(guān)。目前存在很多種癲癇的動(dòng)物模型和患者誘導多能干細胞（iPSC）衍生模型。然而，這些研究對于SCN1A基因有關(guān)的任何癲癇的機制，都沒(méi)有得到深刻的見(jiàn)解。

　　這些動(dòng)物模型主要使用Nav1.1缺失來(lái)模仿功能缺失突變。在小鼠大腦中敲除Nav1.1，可導致小腦和海馬體中GABA能神經(jīng)元中的Nav流和興奮性降低，但興奮性海馬錐體神經(jīng)元中沒(méi)有檢測到變化。然后，研究人員發(fā)現，選擇性刪除GABA能神經(jīng)元中的Nav1.1，足以引起小鼠癲癇，并且，在興奮性神經(jīng)元中額外刪除Nav1.1，可緩解現有的癲癇癥狀。

　　Nav1.1刪除的動(dòng)物模型所產(chǎn)生的這些結果表明，GABA能神經(jīng)元的功能障礙，可能參與了這種疾病的發(fā)生。然而，來(lái)自患者iPSC衍生模型的研究結果表明，在假定的抑制性和興奮性神經(jīng)元中的鈉離子增加，與增加的誘發(fā)動(dòng)作電位（AP）和自發(fā)放電有關(guān)。理解這些看似矛盾的結果是很困難的；特別是當iPSC衍生模型具有一些固有的局限性。iPSCs提供的系統其中一個(gè)最嚴重的問(wèn)題是，它不能平衡興奮性和抑制性神經(jīng)亞型的矛盾，該模型應該特別關(guān)注表達Nav1.1的神經(jīng)元亞型，以確定突變的直接影響，并確定疾病的起源。

　　癲癇發(fā)作，是由于神經(jīng)抑制與興奮之間的失衡，包括兩種神經(jīng)亞型以及它們通過(guò)突觸連接的相互作用。在大腦中，Nav1.1主要在GABA能神經(jīng)元以及一小部分興奮性椎體神經(jīng)元中表達。Nav1.1的這個(gè)偏置分布表明，該疾病起源于某一亞型，在疾病過(guò)程中有兩個(gè)亞型以不同的方式參與。顯然，現有的iPSC衍生模型不能提供一個(gè)包含這兩種神經(jīng)元的系統，同時(shí)在電生理學(xué)研究中可允許區分不同的亞型，并集中在表達Nav1.1的亞型。此外，iPSC衍生模型是基于不同遺傳背景之間的比較，但是據報道，遺傳背景能夠調節癲癇病的嚴重程度，這可能會(huì )進(jìn)一步影響到我們對“所觀(guān)察到的疾病相關(guān)差異”的認識。

　　在這項研究中，研究人員將CRISPR/Cas9和TALEN介導的基因編輯技術(shù)，應用于iPSC為基礎的疾病模型，來(lái)探討SCN1A功能性缺失突變所致的癲癇發(fā)病機制。通過(guò)利用CRISPR/Cas9對iPSC衍生的神經(jīng)元中的GABA能神經(jīng)元亞型進(jìn)行熒光標記，研究人員首次對表達SCN1A的神經(jīng)亞型進(jìn)行了電生理學(xué)研究，并監測了抑制性和興奮性類(lèi)型的突觸后活動(dòng)。

　　研究人員發(fā)現，突變c.a5768G，可導致外源性轉染系統中沒(méi)有Nav1.1流，不僅影響Nav電流量的性質(zhì)，而且也影響表達Nav1.1的GABA能神經(jīng)元的Nav激活。Nav的兩個(gè)變化，進(jìn)一步減少了幅度，并增強了患者來(lái)源的GABA能神經(jīng)元的動(dòng)作電位閾值，導致患者來(lái)源的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )中的自發(fā)性抑制性突觸后電流（sIPSCs）減弱。

　　雖然自發(fā)的興奮性突觸后電流（sEPSCs）變化不明顯，但是，當進(jìn)一步分析sIPSCs和sEPSCs的頻率之后，研究人員發(fā)現，整個(gè)突觸后活動(dòng)從抑制為主的狀態(tài)轉化為患者來(lái)源的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )的激發(fā)態(tài)，這表明，僅僅sIPSCs的變化就足以顯著(zhù)逆轉自發(fā)性突觸后活動(dòng)的興奮性水平。

　　總之，這些研究結果填補了我們對于“SCN1A突變對轉染外源性細胞的影響和對表達nav1.1的神經(jīng)元的影響之間的關(guān)系”的認識上的空白，并揭示了SCN1A功能缺失突變所致的癲癇發(fā)生的根本生理學(xué)機制。