颞叶癫痫海马硬化不同亚型MRI分子解剖图谱的研究

Epilepsy is one of the most well-known chronic neurological diseases, the majority of which is temporal lobe epilepsy (TLE). Hippocampal sclerosis (HS) is the best indication for epilepsy surgical treatment. However, about 33% patients still have seizures symptom after surgical treatment. The histological subtypes of HS can also influence the patients’ prognosis. But, it can not be identified only by magnetic resonance imaging (MRI). We carry out a research on TLE-HS transcriptome through gene sequencing and construct the spatial distribution atlas for HS histological subtypes using in-situ hybridization and computer techniques. Basing on 3D reconstruction technique and shape matching method of the nonlinear space deformation, we will fuse these two atlases to construct a molecular-anatomy-digital MRI atlas of TLE-HS histological subtypes. The MRI molecular-anatomy atlas of HS histological subtypes has never been reported. This research will help exploring the pathogenesis of TLE-HS and provide a new clue for individualized treatment by combining the advantages of medicine and engineering.

癫痫是全球最常见的慢性神经系统疾病之一，其中大部分为颞叶癫痫（TLE）。尽管TLE海马硬化（HS）是癫痫外科最好适应证，但仍有近三分之一的患者，术后癫痫发作仍无法治愈。而TLE-HS的病理亚型可以直接影响到患者的预后，目前尚不能在磁共振成像（MRI）加以判别。本研究采用基因测序技术，对TLE-HS不同亚型转录组进行研究，筛选TLE-HS不同亚型表达最具差异性的基因，通过原位杂交及计算机技术，构建TLE-HS不同亚型转录组部分差异基因空间分布图谱；使用计算机模型三维重建技术，基于非线性空间形变的形状配准方法，将部分差异基因空间分布图谱与MRI图像进行配准、融合，构建TLE-HS不同亚型MRI分子解剖数字化图谱。目前有关TLE-HS不同亚型MRI分子解剖图谱未见报道。本研究从“医工”结合的角度，阐明TLE-HS发病机制，为指导TIL个体化治疗提供新的治疗思路。

癫痫是全球最常见的慢性神经系统疾病之一，其中大部分为颞叶癫痫（TLE）。尽管TLE海马硬化（HS）是癫痫外科最好的手术适应证，但仍有近三分之一的患者，术后癫痫发作仍无法治愈。而TLE-HS的病理亚型可以直接影响到患者的预后，目前尚不能在磁共振成像（MRI）上加以判别。如何应用多模态技术，将组织学HS亚型在MRI上可视化是亟待解决的难题。故应用高新技术在 MRI 上鉴别组织学HS 亚型，对 TLE-HS 术前评估、精准诊治、判断预后具有极其重要意义 。.本研究以TLE-HS患者为研究对象，按照国际抗癫痫联盟（ILAE）组织学HS标准，将其分为三个亚型：即ILAE-I 型、ILAE-II型和ILAE- III 型作为实验组，非硬化海马作为对照组，采用二代基因测序技术，对两组样本进行转录组测序分析，筛选硬化海马表达差异mRNA。结果发现ILAE-I型差异表达mRNA共364个，其中252个表达上调，112个表达下调。ILAE-II型差异表达mRNA共465个，其中201个表达上调，264个表达下调。ILAE-III型差异表达mRNA共523个，其中237个表达上调，286个表达下调；通过生物信息技术，利用韦恩图对上述差异基因进行分析，共筛选出12个差异基因在三种亚型中均差异表达，根据p值大小筛选出在三个亚型中共存的前10个差异表达最为明显的mRNA，即UBE3A、 HSPB8、 HES5、 FABP5、 AHNAK、TXNIP、 MFGE8、 IL-1B、 CTSH、ADGRA3。应用原位杂交及计算机技术，分别构建完成了10个差异基因在TLE-HS不同亚型组织学3D分布图谱；利用9.4T高分辨率核磁共振对硬化海马亚区进行MRI扫描，构建硬化海马亚区MRI图谱；基于计算机模型三维重建技术和非线性空间形变的形状配准方法，将10个差异基因在TLE-HS不同亚型组织学空间分布图谱与TLE-HS不同亚型硬化海马MRI图像进行配准、融合，构建完成了TLE-HS三个亚型MRI 分子解剖数字化图谱，发现TLE-HS差异基因在不同亚型MRI分子解剖图谱中3D分布位置点存在较大差异；应用分子生物学技术，对一些差异基因在TLE-HS发病中的作用机制进行研究。共发表SCI论文 12篇，培养博士生6名，硕士生5名。达到了本课题设计目的，完成了研究目标，取得了预期成果。