基于整合生物信息学分析鉴定血浆SEMA3E作为人类癫痫诊断标志物的研究

癫痫诊断面临生物标志物可及性与可靠性不足的挑战。山东大学齐鲁医院团队通过整合脑组织和血液转录组数据，结合WGCNA、LASSO回归和单细胞RNA分析，发现SEMA3E在癫痫患者外周血和脑组织中显著上调，且与发作频率正相关。该研究首次证实SEMA3E通过NRP1/VEGFR2通路促进轴突生长参与癫痫发生，血浆SEMA3E水平可作为非侵入性诊断标志物，为癫痫筛查提供新策略。

　　

癫痫作为一种影响全球7000万人的神经系统疾病，其诊断仍依赖脑电图、影像学等复杂检查，存在成本高、侵入性强等局限。尽管近年来组织生物标志物的研究取得进展，但血液标志物因其便捷性更符合临床需求。如何找到既能反映脑部病理变化又便于检测的分子，成为癫痫研究的关键突破口。

山东大学齐鲁医院的研究团队在《Neurotherapeutics》发表论文，通过整合脑组织与血液转录组数据，结合生物信息学分析和实验验证，首次将SEMA3E确立为癫痫诊断的新型生物标志物。研究人员从GEO数据库获取9个癫痫相关数据集，运用limma包筛选差异表达基因（DEGs），采用加权基因共表达网络分析（WGCNA）和LASSO回归构建诊断模型，并通过单细胞RNA测序、免疫荧光和ELISA等技术进行功能验证。临床样本来自2023-2024年该院收治的42例癫痫患者和30例健康对照。

集成分析揭示跨组织候选基因
通过分析血液数据集GSE143272和脑组织数据集GSE205661，研究者鉴定出139个血液DEGs和4976个脑组织DEGs。WGCNA识别出4个与癫痫显著相关的基因模块，交叉分析发现9个脑血共有的候选基因，其中8个上调基因包括SEMA3E。

三基因特征模型的建立
LASSO回归筛选出包含SEMA3E、RAB33B和SDF2L1的诊断模型，训练集和测试集的AUC分别达0.975和0.806。特别值得注意的是，仅在SEMA3E的表达水平与癫痫发作频率呈显著正相关（p=0.0414），提示其作为疾病活动度指标的潜力。

SEMA3E在癫痫脑中的生物学作用
单细胞转录组分析显示SEMA3E在兴奋性神经元中特异性富集，与受体NRP1（R=0.45）和VEGFR2（R=0.86）共表达。免疫荧光证实SEMA3E与兴奋性神经元标志物NMDAR1共定位，动物模型和患者脑组织均显示其mRNA和蛋白水平显著升高。功能分析表明SEMA3E通过激活PI3K/Akt通路促进轴突生长，可能参与异常神经网络重构。

血浆诊断价值的临床验证
ELISA检测显示癫痫患者血浆SEMA3E水平较健康对照升高4.3倍（p<0.0001），诊断AUC为0.892。亚组分析发现其在局灶性发作、MRI阳性病灶和高发作频率患者中表达更高，提示其与疾病严重程度的相关性。

治疗靶点的探索
分子对接预测GABA受体激动剂Muscimol和THIP可直接结合SEMA3E蛋白。体外实验证实两者能抑制谷氨酸应激诱导的SEMA3E蛋白表达，为老药新用提供理论依据。

这项研究首次系统阐明了SEMA3E在癫痫中的双重价值：既是参与癫痫发生的关键效应分子，又是便捷的血浆诊断标志物。其创新性体现在三方面：一是通过跨组织整合分析解决了血液标志物与脑病理的关联难题；二是从分子机制上揭示了SEMA3E/NRP1/VEGFR2轴在神经网络异常重构中的作用；三是将基础研究发现快速转化为临床应用，使大规模癫痫筛查成为可能。局限性在于血液SEMA3E升高机制尚未明确，未来需探索其是否通过血脑屏障外泄或外周免疫调控参与疾病进程。

该研究为癫痫诊断提供了首个具有明确病理基础的血浆标志物，其非侵入性和低成本特性尤其适合医疗资源匮乏地区。同时，SEMA3E作为治疗靶点的发现，为开发精准抗癫痫药物开辟了新途径。