近日，首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院趙國光教授團隊，聯(lián)合中國科大何曉松研究員團隊，在柳葉刀子刊《eBioMedicine》(實時影響因子：14.9)上發(fā)表了題為“The alteration of cortical microstructure similarity in drug-resistant epilepsy correlated with mTOR pathway genes”的研究論文，該研究首次描繪了難治性癲癇(DRE)重要致病機制皮質(zhì)發(fā)育異常相關的全腦分層組織特性改變圖譜，并通過影像-基因組學聯(lián)合分析方法發(fā)現(xiàn)mTOR信號通路異常等疾病經(jīng)典分子病理學機制與異常腦圖譜具有映射關系，為未來發(fā)展DRE精準無創(chuàng)評估工具提供了可能路徑。宣武醫(yī)院神經(jīng)外科曹航醫(yī)師及魏鵬虎副教授為共同第一作者，宣武醫(yī)院趙國光教授、中國科學技術大學心理學系何曉松研究員、宣武醫(yī)院神經(jīng)外科單永治教授為文章共同通訊作者。

內(nèi)容介紹

皮質(zhì)發(fā)育異常是難治性癲癇(DRE)的重要致病機制之一，但目前對其的無創(chuàng)評估方法尚不完善。特別是對于磁共振檢查未發(fā)現(xiàn)病灶患者，準確定位異常腦區(qū)以實現(xiàn)病理學取樣和診斷仍具有挑戰(zhàn)性。形態(tài)相似性網(wǎng)絡(MSN)是一種新近報道的腦網(wǎng)絡評估工具，可通過計算腦區(qū)間多模態(tài)磁共振復合特征的相似性展示個體水平的腦皮質(zhì)分層組織特性。既往報道證實DRE中可以觀察到直接的分層發(fā)育異常及分層依賴性異常神經(jīng)元分布，故理論上DRE可能具有疾病特異性腦皮質(zhì)分層組織改變，但目前仍缺乏相關探索。

圖 ：經(jīng)形態(tài)相似性網(wǎng)絡表征的難治性癲癇腦皮質(zhì)分層組織特征改變模式(上)及其潛在機制(下)

趙國光教授、何曉松研究員團隊長期致力于探索癲癇等腦網(wǎng)絡疾病的致病機制評估方法。本研究中，團隊通過對60名DRE患者及23名健康對照的高分辨磁共振T1結(jié)構(gòu)像及彌散譜成像數(shù)據(jù)提取的8種皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)形態(tài)學特征建立可表征分層組織特征的跨腦區(qū)相似性網(wǎng)絡(MSN)，發(fā)現(xiàn)由顳葉內(nèi)側(cè)癲癇及顳外癲癇等組成的混合DRE隊列較對照存在多種分層組織改變模式并具有與磁共振及核素顯像檢查結(jié)果相關性，支持MSN對DRE病理改變狀態(tài)的表征價值。通過影像-基因組學聯(lián)合分析獲得主要模式異常腦圖譜映射的差異表達基因列表后，發(fā)現(xiàn)模式間存在mTOR、ROS及激活素A信號轉(zhuǎn)導等已證實的DRE相關通路富集和分層特異性神經(jīng)元反卷積豐度差異，提示多種DRE病理生理學機制驅(qū)動MSN改變模式。團隊進一步展示了子隊列代表性患者的具體PET成像、磁共振結(jié)構(gòu)像及同源病理標本H-E染色及NeuN免疫組化染色全切片圖像，分析表明DRE中MSN模式具有一定穩(wěn)健性。該研究得到了國家自然科學基金(82030037, 81801288, 81871009 and 82271491)及科技部2030-“腦科學與類腦研究”重大項目(2021ZD0201801)和北京市衛(wèi)健委腦網(wǎng)絡性疾病干預和臨床應用項目(11000022T000000444685)資助支持。

主要研究者簡介

趙國光

主任醫(yī)師，教授 博士研究生導師

首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院院長，首都醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院院長，國家神經(jīng)疾病醫(yī)學中心主任，國家老年疾病臨床醫(yī)學研究中心主任，國家衛(wèi)健委腦損傷評價與質(zhì)控中心主任，宣武醫(yī)院神經(jīng)外科立體定向與功能性腦病中心主任。趙國光教授長期從事藥物難治性癲癇、三叉神經(jīng)痛、面肌痙攣等顱神經(jīng)及功能性疾患，以及疑難性腦病立體定向活檢/診療研究。2003-2004年在意大利米蘭大學Niguarda醫(yī)院癲癇治療中心研修SEEG與癲癇外科，回國后按照國際標準，建立和培養(yǎng)了一支融合神經(jīng)外科、神經(jīng)內(nèi)科、放射科、神經(jīng)科學、人工智能與腦機接口相互融合的學科體系。發(fā)表文章80余篇，其中單篇最高影響因子72.427分。主持“科技創(chuàng)新2030--腦科學與類腦研究重大項目研究”及其他國家級重點攻關計劃4項。主編或主譯著作5部。主要學術兼職有：中國醫(yī)師協(xié)會神經(jīng)外科分會副會長、中國抗癲癇協(xié)會副會長、中國卒中協(xié)會副會長、國家神經(jīng)外科手術機器人專家指導委員會主任委員、中國抗癲癇協(xié)會立體定向腦電圖與定位學專業(yè)委員會主任委員、中國認知科學學會常務理事等。

何曉松

中國科學技術大學心理學系特任研究員 博士研究生導師

生物物理學博士，中國科學技術大學心理學系特任研究員及博士生導師，國際抗癲癇聯(lián)盟癲癇手術網(wǎng)絡工作組成員，司法部生命科學和信息技術重點實驗室學術委員會委員，安徽省兒童發(fā)育行為中心副主任。主要從事臨床神經(jīng)心理學相關研究，將心理測評、多模態(tài)腦成像、網(wǎng)絡科學、和機器學習結(jié)合，開發(fā)運用交叉學科手段探索癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機制和預后。以第一作者及共作者身份在國際主流學術期刊如Science Advances，Brain，Neurology 等發(fā)表論文40 余篇，擔任Brain Network Disorders副主編，以及Neurology、Epilepsia、Network Neuroscience等期刊審稿人。獲國家自然科學基金面上項目、中國博士后科學基金、美國癲癇協(xié)會博士后研究獎學金和青年研究者獎等多項國內(nèi)外資助和獎項。

單永治

主任醫(yī)師、教授 碩士研究生導師

首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院神經(jīng)外科主任醫(yī)師，碩士生導師。奧地利維也納大學總醫(yī)院神經(jīng)外科訪問學者。現(xiàn)任首都醫(yī)科大學癲癇臨床診療與研究中心副主任，國家神經(jīng)外科機器人專委會常委，世界華人神經(jīng)外科醫(yī)師協(xié)會放射神經(jīng)外科專家委員會常委。國家衛(wèi)健委能力建設和繼續(xù)教育神經(jīng)外科專家委員會委員。中國抗癲癇協(xié)會SEEG專委會學術秘書，神經(jīng)調(diào)控專委會委員，結(jié)節(jié)性硬化專委會委員，北京中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤學組委員，北京醫(yī)學會功能神經(jīng)外科委員。曾獲北京市科技進步一等獎，中華醫(yī)學科技獎一等獎，現(xiàn)主持科技部“十四五”重點研發(fā)項目及北京市自然科學基金重點課題。

曹航

醫(yī)師，臨床醫(yī)學博士

首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院神經(jīng)外科醫(yī)師，中南大學湘雅醫(yī)學院與美國耶魯大學聯(lián)合培養(yǎng)臨床醫(yī)學博士。主要研究方向為基于多模態(tài)磁共振影像-基因組學聯(lián)合分析方法的腦網(wǎng)絡疾病致病機制及干預策略探索。以第一作者及共作者身份在eBioMedicine、European Radiology等國際SCI學術期刊發(fā)表論文6篇，任European Radiology、Heliyon等期刊審稿人，任“十四五”國家重點研發(fā)計劃課題聯(lián)系人。

魏鵬虎

副教授，國家神經(jīng)疾病醫(yī)學中心科研轉(zhuǎn)化部副主任

首都醫(yī)科大學癲癇臨床診療與研究中心常委兼秘書，中國抗癲癇協(xié)會立體定向腦電圖與腦定位學專業(yè)委員會秘書、中國抗癲癇協(xié)會青年委員、北京醫(yī)學會神外分會轉(zhuǎn)化醫(yī)學組委員、“Seizure”“Frontiers of Neurology”審稿專家。作為國家神經(jīng)外科手術機器人專家指導委員會成員，2018年曾跟隨“腦機接口之父”、杜克大學Miguel A. Nicolelis教授研習“腦機接口與腦網(wǎng)絡”。入選北京市“青苗”人才、北京市屬高校教師隊伍優(yōu)秀青年人才。主持國自然、北京市自然重點等項目，在Nature communications, Science bulletin, NeuroImage等雜志發(fā)表英文論文20余篇，單篇最高影響因子20.577分。擅長藥物難治性癲癇的診療與神經(jīng)調(diào)控，癲癇網(wǎng)絡的定量化定位分析、癲癇網(wǎng)絡的多模態(tài)評估、癲癇連接組學的臨床應用。