黃卓研究團隊在《Nature Communications》上發(fā)表難治性顳葉癲癇研究新成果
2017年8月25日，我院天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室黃卓研究團隊在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》（Nature Communications）雜志上在線發(fā)表了題為“CDYL suppresses epileptogenesis in mice through repression of axonal Nav1.6 sodium channel expression”的研究論文。該研究首次證明了表觀遺傳因子CDYL調(diào)控軸突起始段Nav1.6鈉離子通道的表達(dá)，進而影響癲癇的發(fā)生發(fā)展，為癲癇的治療提供了新的分子靶點。黃卓研究團隊的博士研究生劉永清、賴世榮為本論文的共同第一作者，北京大學(xué)藥學(xué)院天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室為第一責(zé)任通訊單位。?
圖一 a.大鼠背側(cè)海馬齒狀回顆粒細(xì)胞病毒表達(dá)熒光示意圖。感染病毒后7天，14天，28天，60天，90天表達(dá)情況。比例尺，500微米（上），15微米（下）。b. 電流鉗記錄顆粒細(xì)胞電壓電流示意圖。顆粒細(xì)胞分別感染CDYL-shRNA慢病毒，CDYL-shRNA對照慢病毒，和正常對照組。給細(xì)胞注入一系列以50皮安為梯度的電流，持續(xù)400毫秒，將細(xì)胞維持在-80毫伏，記錄細(xì)胞動作電位。統(tǒng)計細(xì)胞動作電位個數(shù)。*p<0.05,單因素方差分析。
癲癇，俗稱“羊癲瘋”，是大腦神經(jīng)元突發(fā)性異常放電導(dǎo)致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病。據(jù)最新資料顯示，我國癲癇的總體患病率為0.7%。癲癇分為原發(fā)性癲癇和繼發(fā)性癲癇。普遍認(rèn)為原發(fā)性癲癇與遺傳因素有一定關(guān)系，而繼發(fā)性癲癇又稱獲得性癲癇，產(chǎn)生的原因主要是顱腦外傷、感染、腦腫瘤、腦血管疾病等?，F(xiàn)行的癲癇治療方法主要是藥物治療和手術(shù)治療，這些治療手段都只能緩解癲癇癥狀，而不能從根本上治療癲癇。在所有的癲癇病人當(dāng)中，百分之三十以上病人患的是藥物無法治療的難治性癲癇，其中最常見的一種就是顳葉癲癇。顳葉癲癇是一種繼發(fā)性癲癇，主要由腦外傷所引起，海馬組織是其主要的原發(fā)區(qū)之一。
黃卓研究團隊以難治性顳葉癲癇為攻克難點展開研究，探究顳葉癲癇的潛在機制，尋找潛在的治療靶點。而神經(jīng)元上的離子通道是非常好的研究對象，它控制著膜電位的變化進而影響神經(jīng)元的興奮性。研究團隊從表觀遺傳學(xué)的角度，研究癲癇中離子通道和神經(jīng)元興奮性的變化機制。在本研究中，作者發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性增強時，表觀遺傳因子CDYL表達(dá)量顯著降低。當(dāng)CDYL敲低時，小鼠/大鼠的癲癇發(fā)作潛伏期會明顯縮短。其作用機制是當(dāng)CDYL敲低時會導(dǎo)致海馬體齒狀回(DG)顆粒細(xì)胞的動作電位閾值明顯降低，進而增加神經(jīng)元興奮性; 反之，當(dāng)CDYL過表達(dá)時，神經(jīng)元的興奮性明顯降低。通過ChIP-seq高通量測序發(fā)現(xiàn)，CDYL影響閾值的分子機制是抑制SCN8A的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致軸突起始段(AIS) 鈉離子通道Nav1.6表達(dá)降低。最后在顳葉癲癇病人的海馬組織中發(fā)現(xiàn)CDYL的表達(dá)量明顯降低，而SCN8A的表達(dá)量明顯增加。該研究的意義在于從表觀遺傳學(xué)的角度來闡明癲癇的發(fā)生發(fā)展機制，并且從細(xì)胞分子層面解釋了CDYL調(diào)節(jié)SCN8A的分子機制，為癲癇的藥物研發(fā)提供了一個新的思路。
圖二a. 蛋白免疫印跡顯示海馬齒狀回顆粒細(xì)胞感染SCN8A-shRNA后，SCN8A表達(dá)量顯著降低，兩種病毒基本無差異，并且電流鉗記錄顯示兩種病毒感染后動作電位閾值相對對照組都顯著增加。*p<0.05, **p<0.01，非配對雙尾T檢驗。b. 兩種慢病毒感染海馬齒狀回14天后的免疫熒光示意圖。比例尺，200微米。c. 單個動作電位的示意圖，以及動作電位統(tǒng)計圖。三組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞分別是感染慢病毒shRNA-Control，shRNA-CDYL以及同時感染shRNA-CDYL 和shRNA-SCN8A兩種慢病毒。*p<0.05，單因素方差分析。
黃卓研究員和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的梁靜副教授為本論文的共同通訊作者。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金(No. 81371432)和科技部973項目(No. 2015CB559200)的資助。
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天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室
2017年8月25日，我院天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室黃卓研究團隊在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》（Nature Communications）雜志上在線發(fā)表了題為“CDYL suppresses epileptogenesis in mice through repression of axonal Nav1.6 sodium channel expression”的研究論文。該研究首次證明了表觀遺傳因子CDYL調(diào)控軸突起始段Nav1.6鈉離子通道的表達(dá)，進而影響癲癇的發(fā)生發(fā)展，為癲癇的治療提供了新的分子靶點。黃卓研究團隊的博士研究生劉永清、賴世榮為本論文的共同第一作者，北京大學(xué)藥學(xué)院天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室為第一責(zé)任通訊單位。?
圖一 a.大鼠背側(cè)海馬齒狀回顆粒細(xì)胞病毒表達(dá)熒光示意圖。感染病毒后7天，14天，28天，60天，90天表達(dá)情況。比例尺，500微米（上），15微米（下）。b. 電流鉗記錄顆粒細(xì)胞電壓電流示意圖。顆粒細(xì)胞分別感染CDYL-shRNA慢病毒，CDYL-shRNA對照慢病毒，和正常對照組。給細(xì)胞注入一系列以50皮安為梯度的電流，持續(xù)400毫秒，將細(xì)胞維持在-80毫伏，記錄細(xì)胞動作電位。統(tǒng)計細(xì)胞動作電位個數(shù)。*p<0.05,單因素方差分析。
癲癇，俗稱“羊癲瘋”，是大腦神經(jīng)元突發(fā)性異常放電導(dǎo)致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病。據(jù)最新資料顯示，我國癲癇的總體患病率為0.7%。癲癇分為原發(fā)性癲癇和繼發(fā)性癲癇。普遍認(rèn)為原發(fā)性癲癇與遺傳因素有一定關(guān)系，而繼發(fā)性癲癇又稱獲得性癲癇，產(chǎn)生的原因主要是顱腦外傷、感染、腦腫瘤、腦血管疾病等?，F(xiàn)行的癲癇治療方法主要是藥物治療和手術(shù)治療，這些治療手段都只能緩解癲癇癥狀，而不能從根本上治療癲癇。在所有的癲癇病人當(dāng)中，百分之三十以上病人患的是藥物無法治療的難治性癲癇，其中最常見的一種就是顳葉癲癇。顳葉癲癇是一種繼發(fā)性癲癇，主要由腦外傷所引起，海馬組織是其主要的原發(fā)區(qū)之一。
黃卓研究團隊以難治性顳葉癲癇為攻克難點展開研究，探究顳葉癲癇的潛在機制，尋找潛在的治療靶點。而神經(jīng)元上的離子通道是非常好的研究對象，它控制著膜電位的變化進而影響神經(jīng)元的興奮性。研究團隊從表觀遺傳學(xué)的角度，研究癲癇中離子通道和神經(jīng)元興奮性的變化機制。在本研究中，作者發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性增強時，表觀遺傳因子CDYL表達(dá)量顯著降低。當(dāng)CDYL敲低時，小鼠/大鼠的癲癇發(fā)作潛伏期會明顯縮短。其作用機制是當(dāng)CDYL敲低時會導(dǎo)致海馬體齒狀回(DG)顆粒細(xì)胞的動作電位閾值明顯降低，進而增加神經(jīng)元興奮性; 反之，當(dāng)CDYL過表達(dá)時，神經(jīng)元的興奮性明顯降低。通過ChIP-seq高通量測序發(fā)現(xiàn)，CDYL影響閾值的分子機制是抑制SCN8A的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致軸突起始段(AIS) 鈉離子通道Nav1.6表達(dá)降低。最后在顳葉癲癇病人的海馬組織中發(fā)現(xiàn)CDYL的表達(dá)量明顯降低，而SCN8A的表達(dá)量明顯增加。該研究的意義在于從表觀遺傳學(xué)的角度來闡明癲癇的發(fā)生發(fā)展機制，并且從細(xì)胞分子層面解釋了CDYL調(diào)節(jié)SCN8A的分子機制，為癲癇的藥物研發(fā)提供了一個新的思路。
圖二a. 蛋白免疫印跡顯示海馬齒狀回顆粒細(xì)胞感染SCN8A-shRNA后，SCN8A表達(dá)量顯著降低，兩種病毒基本無差異，并且電流鉗記錄顯示兩種病毒感染后動作電位閾值相對對照組都顯著增加。*p<0.05, **p<0.01，非配對雙尾T檢驗。b. 兩種慢病毒感染海馬齒狀回14天后的免疫熒光示意圖。比例尺，200微米。c. 單個動作電位的示意圖，以及動作電位統(tǒng)計圖。三組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞分別是感染慢病毒shRNA-Control，shRNA-CDYL以及同時感染shRNA-CDYL 和shRNA-SCN8A兩種慢病毒。*p<0.05，單因素方差分析。
黃卓研究員和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的梁靜副教授為本論文的共同通訊作者。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金(No. 81371432)和科技部973項目(No. 2015CB559200)的資助。
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天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室
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