寒地颞叶癫痫硬化海马差异基因神经元3D网络MRI图谱研究
批准号:
U20A20383
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
林志国
依托单位:
学科分类:
磁共振成像
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
林志国
中文摘要
寒地癫痫具有患病率较高、死亡风险较高、治疗缺口较大特点。尽管其中大部分为颞叶癫痫(TLE),是最佳手术适应症,但由于影像学尚不能精准显示TLE致痫3D网络和发作放电传导路径,导致近1/3患者无法治愈,迫切需要针对TLE硬化海马分子影像做出精准评估。本研究以寒地TLE硬化海马为研究对象, 基于9.4T磁共振成像(MRI),制作硬化海马MRI模板;采用单细胞测序技术,构建硬化海马细胞分类图谱和染色质可及性图谱,绘制差异基因调控网络和标志基因调控网络;采用组织光透明成像技术,制作硬化海马神经元和差异基因神经元网络图谱;对3D网络进行智能配准,构建介观层次的差异基因神经元3D网络MRI图谱;采用立体脑电图技术,绘制硬化海马致痫电极网络图谱;应用多模态多复杂网络关联分析法,构建TLE发作放电传导路径图谱。本研究通过医工结合,多学科协作,提高MRI分辨率,实现致痫网络可视化。上述图谱目前未见报道。
英文摘要
Cold region epilepsy is featured with high morbidity, high mortality risk and lack of treatment. Although temporal lobe epilepsy (TLE) occurred most and counted as the best indication for surgery, TLE epileptic 3D networks and electrical conduction pathways of seizures cannot be visualized precisely in imaging, which lead to one third of the patients incurable. Precision evaluation of TLE hippocampal sclerosis in molecular imaging is needed urgently. In this research, we intend to study sclerotic hippocampi of TLE patients who live in cold region. Sclerotic hippocampi will be scanned with 9.4 T magnetic resonance imaging (MRI) to generate MRI template of sclerotic hippocampus. Single cell sequencing technology will be utilized to construct neuronal classification atlas and atlas of chromatin accessibility, delineate neuronal differential gene regulatory networks and marker gene regulatory networks of sclerotic hippocampus. The technology of tissue optical clearing imaging will be applied to generate neuron network atlas and differential gene expressed neuron network atlas of sclerotic hippocampus. Differential gene expressed neuronal 3D network MRI atlas will be constructed at mesoscopic level with intelligent spatial registration for 3D networks. In addition, technology of stereoelectroencephalogram will be utilized to delineate epileptic electrode networks of sclerotic hippocampus. Correlation analysis for multimodal complex networks will be adopted as well to construct electrical conduction pathways of TLE seizures. Our study roots on the principle of medical-industrial integration and multidisciplinary collaboration to help enhance the visualization of the epileptic networks on MRI by increasing MRI resolution at molecular level. There is no report on the aforementioned atlases.
颞叶癫痫(TLE)是最常见的药物难治性癫痫,其中海马硬化(HS)是主要病理类型,表现为神经元凋亡、胶质细胞增生及脑网络功能异常。目前,RNA转录调控在TLE-HS中的作用已有研究,但lncRNA介导神经元凋亡的ceRNA网络及单细胞多组学分析仍属空白。此外,TLE的发作传播机制涉及复杂的脑区网络连接,现有研究对其解析仍不充分。本研究基于SEEG数据、RNA测序及单细胞组学,综合探讨TLE-HS的网络连接特征、细胞图谱及分子调控机制,为精准诊疗提供新理论依据。研究首先基于SEEG数据构建TLE发作期网络连接及传播路径图谱,采用加权相位滞后指数(WPLI)及网络连接强度(ENCS)优化癫痫网络构建,并结合隐马尔可夫模型(HMM)与多变量自回归模型(MVAR)解析发作放电的传播模式,发现致痫网络具有特异性拓扑结构,并揭示发作期与间期网络拓扑特性的显著差异,为精准定位致痫灶提供依据。在分子层面,利用RNA测序分析TLE-HS海马的lncRNA、miRNA和mRNA表达谱,构建lncRNA介导的ceRNA网络,发现核心ceRNA网络由10个lncRNA(CDKN2B-AS1、MEG3等)、7个miRNA(miR-155-5p等)及3个mRNA(SCN2A、DYRK2、MAPK8)构成,提示其在TLE-HS神经元凋亡中的关键作用。同时,应用单细胞多组学snRNA-seq联合snATAC-seq技术解析TLE-HS海马的细胞异质性,研究71,379个海马细胞,构建13种细胞类型的单细胞图谱,发现TLE-HS海马中兴奋性神经元(EN)与抑制性神经元(IN)比例失调,EN异质性增高,而IN功能多样性降低,并解析星形胶质细胞及微小胶质细胞的动态发展轨迹,揭示微小胶质细胞在癫痫病理过程中具有促进作用,而星形胶质细胞增生与神经元凋亡密切相关。进一步鉴定了NFIC、KILF5、EGR1等关键转录因子,并构建神经元及胶质细胞的基因调控网络。研究的综合分析方法不仅首次系统性地构建了TLE发作期SEEG网络连接图谱及放电传播路径,为理解TLE-HS的神经网络机制提供新视角,也揭示了lncRNA介导的ceRNA调控网络,为TLE的RNA水平精准治疗提供潜在靶点。此外,本研究构建的TLE-HS海马单细胞多组学图谱,解析了神经元、星形胶质细胞及微小胶质细胞的动态变化,结合SEEG与分子组学,从宏观(神经
UBE2S通过内质网应激蛋白GRP78影响GBM对TMZ耐药性分子机制研究
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批准号:81772678
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项目类别:面上项目
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资助金额:52.0万元
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批准年份:2017
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负责人:林志国
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依托单位:
颞叶癫痫海马硬化不同亚型MRI分子解剖图谱的研究
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批准号:81571646
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2015
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负责人:林志国
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依托单位:
颞叶癫痫海马硬化分子解剖数字化图谱的研究
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批准号:81071215
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2010
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负责人:林志国
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依托单位:
Vim核立体定向数字化功能解剖图谱的研究
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批准号:30770595
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2007
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负责人:林志国
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依托单位:
中国人脑MRI立体定向数字化可视化图谱的研究
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批准号:30570504
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项目类别:面上项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:2005
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负责人:林志国
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依托单位:
国内基金
海外基金