慢性痛嚴(yán)重危害人類健康。臨床資料發(fā)現(xiàn),即使接受同樣的痛刺激,病人對(duì)疼痛的評(píng)估存在明顯的個(gè)體差異。疼痛的個(gè)體差異,目前還缺乏實(shí)驗(yàn)室模型,其機(jī)制也不甚清楚。遺傳性紅斑肢痛(IEM)是一種常染色體顯性疾病,遠(yuǎn)端肢體給予溫?zé)岽碳?,病人?huì)出現(xiàn)劇烈的燒灼痛。研究發(fā)現(xiàn),IEM的分子機(jī)制是:外周感覺神經(jīng)系統(tǒng)的電壓門控NaV1.7通道出現(xiàn)功能獲得型突變(gain-of-function),從而導(dǎo)致背根神經(jīng)節(jié)(DRG)的神經(jīng)元興奮性增加。臨床發(fā)現(xiàn)一個(gè)意思的現(xiàn)象,即使病人攜帶相同的NaV1.7通道突變,疼痛程度也存在差異。其原因是什么呢?這也是研究者想要回答的問題。方法:研究者選擇一個(gè)獨(dú)特的家系:母親和兒子均攜帶NaV1.7-S241T的功能獲得型突變,并均有慢性痛。與母親相比,兒子的疼痛程度更厲害,表現(xiàn)為疼痛次數(shù)多、持續(xù)時(shí)間長和晚上疼醒的次數(shù)多。父親無此突變,也無明顯疼痛。結(jié)果:(1)采集母親、兒子和父親的外周血,將誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞(iPSC)分化成外周感覺神經(jīng)元(iPSC-SN)。(2)采用微電極陣列(MEA),記錄不同溫度下(33℃、37℃和40℃)iPSC-SN的興奮性。母親和兒子的iPSC-SN細(xì)胞呈現(xiàn)溫度依賴性地興奮性增加,父親的iPSC-SN細(xì)胞無此反應(yīng)。更有意思的是,雖然母親和兒子的iPSC-SN均攜帶NaV1.7-S241T的功能獲得型突變,但是二者的興奮性存在明顯差異。與母親(疼痛程度低)的iPSC-SN相比,兒子(疼痛程度高)的iPSC-SN興奮性明顯增加。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn),三組iPSC-SN靜息膜電位(RMP)存在差異(兒子約-54 Mv、母親約-58 Mv、父親約-61 Mv)。(3)采用全外顯子組測序(WES)及分析發(fā)現(xiàn):與神經(jīng)元興奮性相關(guān)的KCNQ2基因(編碼KV7.2通道)存在變異。 在母親存在KV7.2-T730A的功能獲得型突變,但兒子無此突變。KV7.2-T730A的功能獲得型突變,會(huì)降低母親細(xì)胞的興奮性。結(jié)論:通過體外建立病人iPSC-SN細(xì)胞模型,結(jié)合WES和電生理技術(shù),可以培養(yǎng)皿里(disease-in-a-dish)研究疼痛個(gè)體差異的分子機(jī)制。