難治性てんかんで見られる「脳の低代謝」の分子背景に迫る ― mTOR関連てんかん手術脳を用いた多層オミクス解析 ―

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2026-10-16 国立精神・神経医療研究センター

国立精神・神経医療研究センターの研究グループは、薬剤で発作を十分に抑えられない難治性てんかんのうち、脳の形成異常とmTORシグナルの過剰な活性化を特徴とする「mTOR関連てんかん」について、病変脳の分子変化を多層的に解析した。てんかん手術で得られた脳組織56例を対象に、ゲノム、RNA、タンパク質を調べた結果、病変部ではミトコンドリアのエネルギー産生を担う酸化的リン酸化(OXPHOS)関連遺伝子の発現が低下していることが判明した。また、独立した患者データでも同様の変化が確認され、タンパク質解析でもエネルギー産生に関わる複数のミトコンドリア関連タンパク質の減少が認められた。これらの結果は、画像検査で観察される病変部の糖代謝低下を説明する分子機構の一つと考えられる。本研究は、難治性てんかんの病態理解を深め、将来の新たな治療標的の探索につながる可能性がある。ただし、エネルギー代謝の低下が発作を直接引き起こすという因果関係は、まだ証明されていない。

難治性てんかんで見られる「脳の低代謝」の分子背景に迫る ― mTOR関連てんかん手術脳を用いた多層オミクス解析 ―

<関連情報>

mTOR関連てんかんの包括的なトランスクリプトームおよびプロテオーム解析 Comprehensive transcriptomic and proteomic profiling of mTOR-related epilepsy

Kaiyuan Ji, Satoshi Miyashita, Keiya Iijima, Kaoru Yagita, Tomoo Owa, Kazumi Shimaoka, Nao K. N. Tabe, Minami Mizuno, Ayane Hosaka, Kayo Nishitani, …
Epilepsia  Published: 12 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/epi.70514

Abstract

Objective
Malformations of cortical development (MCDs) are a major cause of drug-resistant epilepsy (DRE) in children. A subset of MCDs, including focal cortical dysplasia type II, tuberous sclerosis complex, and hemimegalencephaly, shares characteristic histopathological features and somatic mutations in genes within the Phosphoinositide 3-kinase (PI3K)–AKT–mechanistic target of rapamycin (mTOR) signaling cascade, and is collectively termed mTORopathies. However, mechanisms driving epileptogenesis and drug-resistant seizures remain poorly understood.

Methods
We performed integrated genomic, transcriptomic, and proteomic analyses of 56 surgical brain specimens from 41 patients with MCDs and 15 with mesial temporal lobe epilepsy. Targeted genomic sequencing identified 19 somatic mutations in PI3K–AKT–mTOR pathway genes, including novel variants in AKT3 (L51H) and MTOR (A512T).

Results
RNA sequencing with independent cohort comparison identified 160 consistently differentially expressed genes. Downregulated genes were enriched in oxidative phosphorylation (OXPHOS) and mitochondrial metabolic pathways, whereas upregulated genes were associated with developmental process. Proteomic analysis revealed directionally concordant reductions in several mitochondrial proteins, and pathway-level alterations in some biological cellular processes.

Significance
This study provides a patient-matched, multi-omics dataset of human mTOR-related epilepsies from a single-institution cohort. Integrated transcriptomic and proteomic analyses suggested impaired OXPHOS as a molecular hallmark, potentially contributing to focal hypometabolism in mTOR-related epilepsy. These findings offer mechanistic insights into epileptogenesis and provide a resource for understanding molecular pathologies and developing mechanism-based therapies for mTOR-related epilepsy.

医療・健康
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