揭示SCN1A基因在GABA能中间神经元中的顺式调控元件：为Dravet综合征精准治疗提供新靶点

本研究针对Dravet综合征(DS)中SCN1A基因调控机制不明的关键问题，通过建立健康对照与DS患者来源iPSC分化的GABA能中间神经元模型，结合单细胞5'RNA-seq技术，首次鉴定了PVALB+中间神经元特异的转录起始位点(TSS1)和广谱表达的TSS2，并证实CRISPR激活TSS2可显著上调Nav1.1蛋白表达。该发现为开发针对SCN1A等位基因特异性上调的精准治疗方案提供了重要理论依据。

　　

在神经科学领域，Dravet综合征(DS)一直是个令人棘手的难题。这种罕见的神经发育障碍以婴儿期严重的肌阵挛癫痫发作为特征，超过95%的病例由SCN1A基因突变引起。SCN1A编码的电压门控钠离子通道Nav1.1在快速放电的GABA能抑制性中间神经元中发挥着关键作用，这些神经元的异常活动被认为是DS病理的核心。然而，尽管科学家们已经知道SCN1A突变会导致中间神经元兴奋性降低，但调控SCN1A表达的精确分子机制仍是个未解之谜。更令人困扰的是，现有的治疗手段对控制DS患者的癫痫发作效果有限，迫切需要开发针对疾病根源的新疗法。

来自日本理化学研究所综合医学科学中心(RIKEN Center for Integrative Medical Sciences, IMS)的研究团队在《Molecular Neurobiology》上发表的研究，为这一领域带来了突破性进展。研究人员通过建立人类诱导多能干细胞(iPSC)分化模型，结合前沿的单细胞测序技术，首次系统揭示了SCN1A基因在GABA能中间神经元中的精细调控网络，为开发精准治疗方案提供了重要靶点。

研究采用了多项关键技术：1)优化iPSC向GABA能中间神经元的分化方案，获得纯度>70%的细胞群体；2)对健康对照和DS患者来源细胞进行单细胞5'端RNA测序，鉴定SCN1A的转录起始位点；3)利用CRISPR-dCas9系统进行靶向基因激活(CRISPRa)和抑制(CRISPRi)实验；4)通过流式细胞术定量分析Nav1.1蛋白表达变化。特别值得注意的是，研究纳入了两个DS患者来源的iPSC系(HPS1462和HPS2098)进行平行比较。

单细胞分析揭示神经元分化轨迹
研究人员首先建立了稳定的iPSC分化体系，通过免疫荧光证实50天时可获得70%的GABA/MAP2双阳性神经元。单细胞测序分析36,509个细胞，鉴定出GABA能神经元、谷氨酸能神经元、神经前体细胞和胶质细胞等多个群体。值得注意的是，DS患者来源的细胞表现出成熟神经元比例显著降低，而前体细胞比例增加，提示SCN1A突变影响了神经元分化进程。

SCN1A启动子使用模式解析
通过5'端测序数据，研究发现了两个主要的SCN1A转录起始位点：TSS1特异性表达于PVALB⁺中间神经元，而TSS2则在多种神经元中广泛表达。在iPSC分化模型中主要检测到TSS2活性，这可能反映了体外系统的成熟度限制。有趣的是，SCN1A与其反义转录本SCN1A-AS在多数细胞类型中呈现共表达模式。

CRISPR调控验证功能
研究人员设计了针对三个不同TSS的sgRNA进行CRISPR激活实验。结果显示，靶向TSS2的干预能显著上调SCN1A表达和Nav1.1蛋白水平，而靶向TSS1则无明显效果。流式细胞术进一步证实，TSS2激活可使Nav1.1阳性细胞比例从15.7%提升至38.2%。

这项研究的重要意义在于：首次在人类细胞模型中系统描绘了SCN1A的细胞类型特异性调控图谱，鉴定出PVALB⁺中间神经元特异的TSS1和广谱表达的TSS2。发现DS患者神经元分化受阻的表型特征，为理解疾病发生机制提供了新视角。更重要的是，证实通过精确靶向特定启动子(如TSS2)可有效上调SCN1A表达，这为开发基于等位基因特异性调控的精准治疗方案指明了方向。研究还提示，未来需要进一步优化体外分化体系以获得更成熟的PVALB⁺神经元，这将有助于全面解析SCN1A在疾病相关细胞类型中的调控机制。

这些发现不仅对Dravet综合征的治疗具有直接指导意义，也为其他单基因神经系统疾病的机制研究和治疗开发提供了可借鉴的研究范式。通过结合iPSC疾病模型和单细胞多组学技术，研究者成功地将基础发现转化为潜在的治疗靶点，展现了转化医学研究的重要价值。