新闻网讯(通讯员 张大志 陈军)近日,遗传学领域权威刊物Human Genetics发表了生命学院张贤钦教授团队在儿童癫痫遗传基础和机制方面的最新研究成果Deficiency of SCAMP5 leads to pediatric epilepsy and dysregulation of neurotransmitter release in the brain。
癫痫是一种常见的神经系统疾病,以脑部神经元异常放电导致的突然、反复和短暂的中枢神经系统功能失常为特征,由于发作累及大脑部位的不同和发作程度的不同,可表现为运动、感觉、意识、行为、自主神经功能等不同程度的障碍。流行病学调查表明,全世界约有5000万癫痫患,每年新增加200万癫痫患者,约50%的患者在儿童和青少年期发病,儿童期反复的癫痫发作可影响神经发生、神经元环路的网络活动,影响大脑的正常发育。
在本研究通过对一个儿童癫痫家系进行遗传学研究,发现了儿童癫痫新的致病基因SCAMP5。该基因编码的SCAMP5蛋白属于分泌载体膜蛋白家族(SCAMPs)成员,分泌载体膜蛋白家族(SCAMPs)是一种在细胞分泌过程中起重要作用的蛋白,但是目前该蛋白家族和人类疾病关系了解甚少。
进一步构建了SCAMP5基因突变小鼠模型,该基因突变小鼠有与人类相似的的癫痫发作。单神经元电生理记录显示该基因突变显著增强了静息状态下的微小兴奋性突触后电流(mEPSCs)的频率和刺激状态下evoked EPSCs的振幅。研究发现SCAMP5是大脑兴奋性突触神经递质分泌的重要负调控因子,其功能的缺陷增强了大脑兴奋性突触神经递质释放频率,该基因突变选择性地增强了兴奋性突触的信号传递,使大脑神经网络的兴奋和抑制的平衡被打破,引发大脑神经元异常放电,而导致儿童癫痫的发生。本研究发现SCAMP5是大脑兴奋性突触信号传导的潜在抑制因子,是人类和哺乳动物大脑神经网络兴奋和抑制平衡的重要调控因子,SCAMP5对大脑的神经递质释放有广泛的影响。本研究发现SCAMP5是一个潜在的抑制大脑神经网络过度兴奋的药物靶点,发现了癫痫发作的新机制,为癫痫的精准诊断和治疗提供了新的线索。
目前已经发现了的人类疾病中,有超过7千种疾病与人体基因突变有关,疾病基因研究对理解疾病发生的根源、机制以及诊断与治疗具有重要的理论意义和应用价值,该领域的多项成果已经被成功应用于疾病的精准治疗、诊断和药物的研发。
生命学院张贤钦教授为论文的通讯作者,生命学院博士生张大志同学为论文的第一作者,生命学院博士毕业生袁超博士、中南民族大学刘孟雪硕士为论文的共同第一作者。空军军医大学唐都医院神经外科王学廉教授、中南民族大学生物医学工程学院阳小飞教授、华中科技大学武汉光电国家研究中心李浩洪教授参与了研究工作,本研究得到国家自然科学基金和华中科技大学学术前沿青年团队项目的支持。
张贤钦教授团队致力于神经系统疾病等人类重大疾病的基因研究,目前已与中南大学湘雅医学院附三院,空军军医大学唐都医院、西京医院,华中科技大学同济医学院附属同济医院,美国洛克菲勒大学、法国国家科研中心等国内外著名机构开展了科研合作和应用研究,张教授相继在Nature、Cell、Nature genetics、Human genetics等国际顶尖和权威刊物发表了多项原创性研究成果,其中2015年发表在Nature的研究论文获评2015中国百篇最具影响国际学术论文,入选ESI热点论文和高被引论文,研究成果获评2015华中科技大学十大科技进展、获得2018首届湖北省青年遗传学家奖等学术奖励。