本研究首次建立了中国西南结节性硬化症（TSC）患者疾病队列，并创新性地从临床、影像和分子层面全面解析TSC相关癫痫发生的危险因素和机制，脑皮质结节中心和周围高PD是癫痫早筛早诊的影像标志物，构建的预测模型表现出极高的诊断效能（AUC=0.973），通过单细胞测序发现结节中心和周围脑组织中反应性星型胶质细胞和活性免疫细胞参与癫痫发生机制，为致痫灶的精准定位、手术切除范围的确定以及个体化治疗策略的制定提供了多层次证据支持。

癫痫是结节性硬化症（TSC）最常见的神经系统表现，约80%~90%的TSC患者在病程中会出现癫痫发作，TSC相关癫痫（TRE）通常起病早、发作频繁，药物难治的比例是普通癫痫的两倍，更容易导致患者神经发育迟缓和认知功能障碍。切除性手术治疗可使50%~71%的患者无癫痫发作，准确定位致痫灶和切除范围是TRE手术成功的关键。但由于TSC脑部多发结节的致痫性存在差异，且皮质结节中心（TC）本身引起癫痫发作，还是联合结节周围（TR）异常皮质共同引起癫痫发作还存在争议，手术切除范围尚无共识。目前TSC患者发生癫痫的影响因素和具体机制尚未完全清楚，TC和TR参与癫痫发生的潜在影像特征、细胞和分子机制了解有限。本研究旨在从临床特征分析、影像学评估和单细胞转录组测序层面，多维度探究TRE的发病危险因素和机制，为准确定位致痫灶和手术切除范围提供多层次的证据支撑，为新药开发提供新思路，促进TRE的精准个体化治疗策略。

本研究系统开展从临床表型到分子机制的跨尺度研究。

① 临床队列研究：纳入2008年6月—2024年5月期间在四川、广州和福建等地确诊TSC患者（n=321），建立多中心TSC疾病队列，通过标准化病例报告表（CRF）系统收集人口学特征、现病史、基因型及癫痫发作特征等临床数据，采用Logistic回归分析TRE的独立危险因素。

② 影像组学研究：对符合纳入排除标准的TSC患者（n=48，伴癫痫组vs不伴癫痫组=32:16）进行3T-磁共振成像（Magnetic resonance imaging，MRI）多模态扫描，包括T1WI、T2WI、T2W-FLAIR、DTI及MULTIPLEX序列。定量分析皮质结节、室管膜下结节及病灶周围1mm/2mm/3mm脑组织的影像组学特征，构建致痫性预测模型，并通过ROC曲线评估模型效能。

③ 分子机制研究：招募TSC伴药物难治性癫痫行切除性手术治疗的儿童患者（n=7），收集脑皮质结节中心和周围脑组织样本，采用10x Genomics单细胞/单核转录组测序技术（scRNA-seq/ snRNA-seq），通过细胞聚类、差异表达基因和细胞通讯分析，探索TC和TR区域的细胞异质性及其在癫痫发生中的作用，结合拟时间序列分析和免疫荧光染色技术，验证关键分子标志物的时空表达特征。

本研究通过整合临床特征、影像组学及单细胞转录组测序等多维度数据，建立多中心TSC疾病队列，通过分析全身多器官系统的临床数据，筛选TRE发生的危险因素。

结果显示：皮质结节是TSC患者发生癫痫的独立危险因素，增加癫痫发生风险3.96倍；大龄、女性、身高越高、大体重、高学历是癫痫发生的保护因素，针对癫痫高风险人群进行早期识别和干预，将使患者获益。

进一步利用多模态MRI技术，定量分析TSC患者颅内病灶（包括皮质结节和SENs）的影像特征，发现皮质结节及周围1/2/3 mm组织的高质子密度（PD）与致痫性相关，且PD从结节中心往周围梯度降低，中心的致痫性最高；室管膜下结节各向异性分数（FA）降低、平均扩散率（MD）和径向扩散率（RD）升高与致痫性显著相关，且不受TSC基因变异的影响，基于此构建的致痫性预测模型的曲线下面积（AUC）为0.973，特异性为0.909，敏感性为0.963（P＜0.001），具有评估TSC患者癫痫发生风险的潜力，为临床决策提供了可靠的工具。

为了弄清楚病灶中心和周围在癫痫发生中起到的作用，我们进一步收集了手术切除的TSC难治性癫痫患儿的皮质结节中心和周围脑组织样本，通过scRNA-seq/snRNA-seq首次鉴定TSC患者脑组织中TC和TR的癫痫相关的基因和神经元亚型的分布，TSC皮质结节的神经发生过程中，细胞分化已经完成，但细胞迁移和形态发生严重紊乱；在TSC皮质结节中发现了大量的胶质细胞和免疫细胞，表明存在免疫炎症反应，TR区域星形胶质细胞及其相关基因表达和细胞通讯通路增加，而TC区域免疫激活相关基因表达升高；结合拟时间序列分析和免疫荧光染色技术，验证关键分子标志物和细胞类型的时空表达模式，TC和TR中反应性星形胶质细胞和免疫细胞的激活，可能引发血脑屏障（BBB）功能障碍，参与癫痫发生机制。

本研究的意义在于首次建立了中国西南地区的多中心TSC疾病队列，并长期随访管理该罕见病患者；从临床、影像和分子层面全面解析了TRE的发病机制，有望成为TRE新药开发的靶点，结节周围脑组织通过多种机制参与癫痫发生，为皮质结节扩大性手术切除提供证据支撑，推动TRE的精准个体化诊疗水平的提升。

癫痫是最常见的中枢神经系统慢性疾病之一，全球约7000万患者，我国有近千万患者，癫痫的反复发作和长期药物治疗给患者及其家庭带来了沉重的经济负担。尽管新型抗癫痫发作药物（ASMs）不断发展，但仍有约30%的患者因药物治疗无效发展为药物难治性癫痫（DRE）。结节性硬化症（TSC）是一种常染色体显性遗传性多器官受累的罕见病，发病率约为1/6000至1/10000，由TSC1或TSC2基因突变，导致哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路异常激活，引起多器官良性肿瘤（错构瘤）。

癫痫是TSC最常见的神经系统表现，超过80%的TSC患者在病程中会出现癫痫发作，TSC相关癫痫（TRE）通常起病早、发作频繁，耐药率是普通癫痫人群的两倍，更容易导致患者神经发育迟缓和认知功能受损。癫痫相关并发症是TSC相关死亡的主要原因，长期随访研究显示TSC患者中癫痫持续状态和癫痫猝死的死亡率分别为4.8%和8.3%。尽管近年来针对TRE的研究取得了一定进展，但其发病机制尚未完全阐明，且缺乏有效的根治性治疗手段。目前TSC患者全身多器官症状与癫痫发生之间的关系尚未彻底明确，TSC患者癫痫的临床预测具有挑战性。因此，深入研究TRE发病的危险因素和致痫机制，有助于开发新型治疗策略，促进TSC患者的癫痫管理。

本研究系统性分析TSC的临床特征，探讨TRE发生的独立危险因素，为早期识别和干预癫痫提供依据，以改善TRE患者的预后；通过影像组学研究识别TSC患者皮质结节、SENs及周围组织的多模态影像标志物，探讨其与致痫性的相关性，并构建致痫性预测模型，基于多模态MRI的术前评估，有助于TRE的早诊早治及致痫性灶的完全切除；利用scRNA-seq和snRNA-seq对7名诊断为药物难治性癫痫的TSC患者的脑组织样本进行检测，通过TC和TR之间的细胞类型分布、基因表达和细胞通讯的差异，促进深入理解TSC的遗传学和神经病理学，并为癫痫发生的分子和细胞基础提供新的见解，为致痫灶的精准定位、手术切除范围的确定以及个体化治疗策略的制定提供了多层次证据支持。研究证实皮质结节是癫痫发生的危险因素，结节中心和周围高PD是TRE早筛早诊的影像标志物，中心和周围脑组织中都存在增多的胶质细胞和免疫细胞，反应性新型胶质细胞和活性免疫细胞参与癫痫发生机制，有望成为TRE新药开发的靶点。结节周围脑组织通过多种机制参与癫痫发生，为皮质结节扩大性手术切除提供证据支撑。

陈蕾

通讯作者

教授/主任医师，博士研究生导师，教育部青年长江学者，全国三八红旗手，现任四川大学华西医院副院长、党委常委，神经疾病研究所副所长、高原疾病研究院副院长，四川省脑机调控工程中心主任、四川省神经调控工程技术中心主任、四川省巾帼创新工作室领衔人。

现任国际抗癫痫联盟教育委员会委员、国际EURAP女性癫痫登记协作组中国区组长、中国抗癫痫协会青年委员会副主任委员、中国抗癫痫协会常务理事、中国医师协会神经内科医师分会常务委员、全国信息技术标准化技术委员会人工智能分委会医疗应用工作组联合组长、中国医疗保健促进会健康数据和数字医学分会副主任委员、中国生理学会脑节律专业委员会副主任委员、中华医学会高原医学专委会委员等职务。

长期从事癫痫诊疗，先后主持40余项基金课题（包括国家自然科学基金5项，科技部重大项目课题4项），以第一及通讯作者发表论文近两百篇，主编全球首部《女性癫痫》等专著12部，主参编国家规划教材8部，牵头编制标准6部，编写指南和共识9部，授权国家发明专利26项和软件著作权7项。以第一完成人获“四川省科技进步奖一等奖”“中国青年科技奖”“四川省杰出青年科技创新奖”“四川省医学科技青年奖（一等奖）”“中华医学青年科技奖”“中国发明创业成果奖二等奖”“中国药学发展奖突出成就奖”等科技奖励，获评“四川省学术和技术带头人”“四川最美科技工作者”“四川省杰出青年科技人才”“天府科技菁英”等荣誉称号

李宛凌

第一作者

医学博士，四川大学华西医院神经内科医师。工作与研究方向主要聚焦神经系统常见慢性疾病“癫痫”的临床诊疗和基础研究工作。在癫痫早期筛查、治疗和机制研究领域等方面积累了较为丰富的临床和研究经验。

以第一/共同第一作者在CNS Neuroscience & Therapeutics、Eur J Radiol、Epilepsy & Behavior、Acta Epileptologica等国内外知名期刊发表论文10篇（其中SCI论文5篇）。作为项目执行人，参与科研项目5项（包括国家自然科学基金面上项目1项，科技部重大专项1项，四川省杰出青年科技人才项目1项，四川大学华西医院-电子科技大学研究生院项目1项，四川大学华西医院学科卓越发展1·3·5工程项目1项）。获得发明专利授权1项（ZL202110469424.2），参编《癫痫中西医诊治》、《育龄期女性癫痫经典案例》和《Women with Epilepsy in Child-bearing Age》专著3部，多次受邀参加全国神经病学年会、CAAE脑电图与神经电生理大会、欧洲癫痫年会（2020.7瑞士日内瓦）、IEEE人工智能工具国际会议（ICTAI 2019.11 美国波特兰）、国际癫痫大会（2019.6泰国曼谷）等学术会议，获“四川省综合素质A级证书”“优秀志愿者”等多项荣誉。

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