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SCN1A是编码电压门控钠离子通道Nav1.1的a亚基的基因。临床上检测到的该基因突变会导致Nav1.1功能呈现增强、或丧失两种截然相反的改变。尽管利用不同体系对该基因突变造成癫痫病因的研究已持续了几十年之久,但至今对此问题仍无确定答案。部分原因在于以往使用的研究体系本身具有局限性,因此,在本课题中,我们将CRISPR/Cas9及TALEN介导的基因编辑技术应用到iPSC的癫痫模型中,来研究SCN1A功能丧失型突变导致癫痫的病因。通过在iPS细胞水平上敲入红色荧光蛋白基因tdTomato来标记神经元网络中的GABA能神经元亚型,我们首次在病人来源的神经元网络中对表达Nav1.1的神经元亚型做了电生理检测。同时,我们对网络中自发抑制性及自发兴奋性突触后电活动进行了分析。首先,我们对来自病人的突变c.A5768G进行了体外转染体系的检测,结果表明该突变在转染细胞中正常表达,但通道无或仅有极小钠电流。对该病人iPS细胞分化得到的神经网络中的GABA能神经元进行电生理研究发现,c.A5768G突变不仅使神经元上Nav的通道电流降低,同时会使Nav的激活曲线右移。而Nav通道的改变进一步使GABA能神经元发放动作电位的特性改变,具体表现为动作电位的幅度和发放根数降低,以及动作电位的阈值升高。至此,我们初步确定钠离子通道的突变损害了GABA能神经元的兴奋性能力。于是我们监测了网络中自发的突触后电活动,结果表明病人自发的抑制性突触后电流的发放频率及幅度均显著降低,而病人自发的兴奋性突触后电流,除过发放频率相对于修复细胞增高外,无显著性变化。当我们进一步分析突触后电活动的发放频率时,我们发现与正常人和修复细胞株中抑制性突触后电活动占主导地位相反,病人来源的神经元网络中兴奋性突触后电活动占主导地位,表明自发抑制性突触后电活动的改变足以扭转整个神经元网络的兴奋性状态。我们的研究来自于选择性标记的Nav1.1表达的神经元亚型,及由抑制性神经元、兴奋性神经元组成的神经元网络。从而可以直接观测该突变的生理效应,填补我们对于SCN1A在外转体系中与在内源性表达的神经元细胞中的突变效应之间关系的认识。同时,我们的研究结果揭示了SCN1A功能丧失型突变造成疾病的生理基础,展示了疾病发病的根源,可为临床上该类癫痫的用药,及抗癫痫药物的筛选与开发提供有效的指导。