罕見疾病研究現(xiàn)狀及展望

韓金祥 崔亞洲 周小艷

山東省醫(yī)藥生物技術(shù)研究中心，衛(wèi)生部生物技術(shù)藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省罕少見病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院，濟(jì)南 250062

1. 罕見疾病的定義

目前,不同國家和地區(qū)對罕見疾病(Rare Diseases 簡稱RD)的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差異。WHO將罕見疾病定義為患病人數(shù)占總?cè)丝诘谋壤?.65‰～1‰之間的疾病或病變。美國規(guī)定RD是指患病人數(shù)少于20萬人(約占總?cè)丝诘?.65‰)或高于20萬人但藥物研制和生產(chǎn)無商業(yè)回報(bào)的疾??；日本則規(guī)定，RD為患病人數(shù)少于5萬人(約占總?cè)丝诘?.4‰)的疾病；澳大利亞規(guī)定，RD是指患病人數(shù)少于2000人(約占總?cè)丝诘?0.1‰)的疾?。粴W盟規(guī)定，RD是指患病率低于0.5‰并且是危及生命或長期困擾健康的疾病[1]。我國目前由于未對罕見病進(jìn)行界定。但根據(jù)WHO定義的罕見疾病發(fā)生率及其他國家罕見疾病的人數(shù)估算，我國RD患病人數(shù)應(yīng)在千萬以上。

2. RD病譜及分布

目前WHO已公布的RD有5000–6000種，約占人類疾病的10%。美國NIH建立的ORDR（office of Rare Diseases Research）的數(shù)據(jù)庫中包含6800多種RD，歐盟的orphnet數(shù)據(jù)庫公布了5781種RD，其中1500多種RD在歐洲的患病率已有統(tǒng)計(jì)數(shù)字報(bào)導(dǎo)。每周大約在醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)上出現(xiàn)5種新的RD報(bào)導(dǎo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%的RD為罕見性遺傳病，還包含有部分的傳染病、自身免疫病等。多數(shù)罕見性遺傳病為單個(gè)基因突變導(dǎo)致，其中有2000多種罕見疾病已找到了致病基因。

如果僅考慮單一病種，罕見疾病患者數(shù)量很少，但罕見疾病患者總量十分巨大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐盟的罕見疾病患者占?xì)W盟27個(gè)國家總?cè)丝诘?%，而美國的罕見疾病患者占到總?cè)丝诘?%~12%。

我國RD疾病種類與受累人群數(shù)據(jù)未見報(bào)道。

此外，RD還具有時(shí)間、區(qū)域性特點(diǎn)，例如艾滋病，多年前屬于極罕見病，逐漸發(fā)展為罕見病，目前在特定人群中已成為常見病。一種遺傳或病毒性疾病在某一區(qū)域內(nèi)可能是RD，而在另一地區(qū)就表現(xiàn)為常見病。例如麻風(fēng)病在法國是RD，而在中非卻是常見病。地中海貧血癥，是一種遺傳性的貧血疾病，在北歐極為罕見，而在地中海地區(qū)卻很常見。“家族性地中海熱”在法國為RD，而在亞美尼亞卻為常見病。

3.RD的基礎(chǔ)研究概況

目前RD的基礎(chǔ)研究不僅在促進(jìn)罕見病診斷、治療、預(yù)防方面起到很重要的作用，而且，可幫助我們了解一些具有相似癥狀的RD、甚至復(fù)雜疾病的病理機(jī)制，了解機(jī)體正常狀態(tài)下的基因功能。

例如在進(jìn)行性肌肉骨化癥（Fibrodysplasia Ossificans Progressiva，F(xiàn)OP）[2]中發(fā)現(xiàn)的突變基因ACVR1同時(shí)也是其他具有異位骨化癥狀的疾病的相關(guān)基因，所以其可作為這類疾病的治療靶點(diǎn)。另外，對該疾病的研究發(fā)現(xiàn)BMP信號通路在軟骨內(nèi)骨化中具有重要作用，這也為骨與軟骨修復(fù)的組織工程技術(shù)的發(fā)展提供了較好的參考依據(jù)。

2010年美國耶魯大學(xué)一個(gè)研究小組[3]發(fā)現(xiàn)幾種不同的大腦發(fā)育異常病癥（小頭畸形，腦裂畸形、巨腦回畸形和多小腦回畸形等）是由同一個(gè)單基因突變（WDR62）引起，其研究結(jié)果表明WDR62基因是人類大腦皮質(zhì)發(fā)育所必須的。復(fù)合性結(jié)節(jié)性硬化?。═uberous sclerosis complex，TSC)[4]是一種罕見的常染色體顯性遺傳疾病，由TSC1和 TSC2突變引起,突變后的基因失去了抑制MTOR通路的功能，導(dǎo)致MTOR通路被過度激活，而引發(fā)了全身各器官具有良性腫瘤生長的病變。與此相似，在很多常見癌癥（如：大腸癌、乳腺癌、肺癌等）也存在該通路過度激活的情況，所以復(fù)合性結(jié)節(jié)性硬化病也可作為其他惡性腫瘤的治療模型。SLC26A3是先天性失氯性腹瀉[5]（congenital chloride diarrhoea）的致病基因，而在一個(gè)腎病患兒中的基因組中也發(fā)現(xiàn)有該基因的突變，該患兒也確實(shí)有腹瀉的癥狀。Cockayne綜合癥、著色性干皮癥（xeroderma pigmentosum，X P)、毛發(fā)低硫營養(yǎng)不良（trichothiodystrophy，TTD)三種罕見疾病之間的突變基因存在交叉，一個(gè)基因突變可導(dǎo)致兩種或三種罕見病，而一種罕見病可包括幾個(gè)基因的突變，并且這些基因都與DNA修復(fù)有關(guān)，說明這些基因的產(chǎn)物在DNA的修復(fù)中有交互作用，可能引導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞活動(dòng)的新的分子機(jī)制[6]。X連鎖伴性淋巴增殖病（X-linked lymphoproliferative disease，XLP)由SAP（signaling lymphocyte activation molecule-associated protein)基因突變所致，2006年上海交通大學(xué)的一個(gè)研究小組[7]發(fā)現(xiàn)該基因產(chǎn)物可與PIX（PAK-interacting exchange factor）相互作用介導(dǎo)T細(xì)胞的激活。

鑒于基礎(chǔ)研究必需具有充分標(biāo)本資源，所以，患者團(tuán)體在RD的基礎(chǔ)研究中有舉足輕重的地位，如美國罕見疾病組織（The National Organization for Rare Disorders ，NORD）曾動(dòng)員各成員加入到臨床試驗(yàn)中來，F(xiàn)OP患者團(tuán)體還對該疾病的基礎(chǔ)研究進(jìn)行過資助[8]。有科學(xué)家[5]提出“基因組學(xué)正向罕見病領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，罕見遺傳性疾病的基礎(chǔ)研究是我們了解常見病的基礎(chǔ)”。

4.RD的基礎(chǔ)研究方法

由于RD80%為遺傳病，所以研究RD的病因大都從致病基因的挖掘入手。對于遺傳方式為明顯的孟德爾遺傳且具有較高外顯率的疾病用連鎖分析（linkage analysis）和純合子定位（homozygosity mapping）的方法可找到致病基因。但對于極罕見或是已知患者數(shù)量較少的情況下，過去沒有較好的研究方法，但現(xiàn)在可用用大規(guī)模平行測序法（Massively parallel sequencing）。例如，2009年Ng等[9]利用該方法在4個(gè)不相關(guān)的FSS（Freeman–Sheldon syndrome)患者中驗(yàn)證了其致病基因?yàn)镸YH3。該策略又相繼在Schinzel–Giedion綜合癥[10]和Kabuki 綜合癥[11]中得到應(yīng)用。

自2009年華盛頓大學(xué)的研究小組利用外顯子組測序（whole-exome sequencing）定位了米勒綜合征的疾病基因以來，外顯子測序先后在Joubert綜合征、大腦發(fā)育異常病癥等罕見疾病的基因定位上得到了廣泛的應(yīng)用，研究結(jié)果均發(fā)表在《Nature》等高端雜志上。雖然外顯子只占基因組的1%，但在這1%的基因組中，發(fā)現(xiàn)了超過85%的突變都能導(dǎo)致孟德爾疾病。相對于全基因組測序，外顯子測序不但在成本上有所降低,而且適用于家系樣本少，表型不能反映遺傳類型的罕見疾病。

但對于一些樣本量極少的疾病可通過剖析細(xì)胞功能的變化而找到致病基因。其中，永生化細(xì)胞系的建立在其中起到重要作用。

5.RD的基礎(chǔ)研究成果向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化

5.1 診斷 目前，RD的診斷是困擾醫(yī)師和患者的主要問題。很多醫(yī)師的RD知識匱乏，對患者的癥狀不了解，常常出現(xiàn)誤診，導(dǎo)致患者錯(cuò)過最佳治療時(shí)間。據(jù)美國NCOD(National Commission on Orphan Diseases)報(bào)道，15%的罕見病患者要花費(fèi)平均五年的時(shí)間才能得到正確的診斷。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，罕見病患者大多通過互聯(lián)網(wǎng)自我初步診斷，而后再做生理檢查以證實(shí)，有學(xué)者形象的稱“Doctor Google”[12]。

近年來，隨著基礎(chǔ)研究在RD領(lǐng)域的快速發(fā)展，部分RD的病理機(jī)制得到揭示，生物化學(xué)、酶學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)等診斷檢測方法也相繼出現(xiàn)。例如2,4-二硝基苯肼試驗(yàn)、硝普鹽實(shí)驗(yàn)可用于診斷苯丙酮尿癥，甲苯胺藍(lán)試驗(yàn)可用于診斷粘多糖病，F(xiàn)ISH技術(shù)可用于染色體缺失疾病的診斷等。

由于大多數(shù)罕見病為遺傳病，其發(fā)病機(jī)制也尚未搞清，所以，基因檢測是最有潛力的一種罕見病診斷方法，基因檢測技術(shù)不但能夠驗(yàn)證疾病的臨床診斷，提供給病人準(zhǔn)確的遺傳咨詢服務(wù)，還能夠用于致病基因攜帶者的檢測和產(chǎn)前診斷。在過去的十年中，隨著人基因組計(jì)劃的完成，罕見遺傳疾病的致病基因挖掘速度不斷加快，但這些發(fā)現(xiàn)向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化卻相對滯后。

多數(shù)基因診斷中心認(rèn)為RD的基因診斷不但成本高，也無利可圖，所以他們不會(huì)考慮涉足該領(lǐng)域。為此，美國ORDR設(shè)立CETT(Collaboration Education and Test Translation)計(jì)劃，資助罕見疾病基因診斷實(shí)驗(yàn)室的建立。歐盟的orphnet網(wǎng)站公布了歐盟15個(gè)成員國的RD診療機(jī)構(gòu)和分子診斷實(shí)驗(yàn)室。芝加哥大學(xué)與GeneDX公司的合作[13]提示我們基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室與分子診斷實(shí)驗(yàn)室之間的密切合作是解決上述問題的有效途徑，他們的主要理念是從樣本采集到儲(chǔ)存都在分子診斷試驗(yàn)室進(jìn)行，可分少量樣本到基礎(chǔ)研究室，待得出研究結(jié)果后，分子診斷實(shí)驗(yàn)室再進(jìn)一步有償驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，這樣不但能夠保證科學(xué)研究的進(jìn)行，滿足患者基因診斷的需要，還能夠達(dá)到盈利機(jī)構(gòu)的目的。

基因檢測不但能夠幫助醫(yī)師進(jìn)行診斷，還能夠通過檢測結(jié)果的共享來吸引更多的研究者參與到該領(lǐng)域中來，例如可進(jìn)行基因型與表型關(guān)系。

5.2 RD藥物（孤兒藥）研發(fā) 澳大利亞、美國、新加坡、日本、歐盟、我國臺(tái)灣省等分別于1977年、1983年、1991年、1993年、2000年頒布《罕見病藥物法》，立法主要通過設(shè)立市場排他期限，減免臨床試驗(yàn)費(fèi)用稅收，激勵(lì)藥品生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)孤兒藥，保證孤兒藥研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)的利潤。立法以來，美國、歐盟分別上市孤兒藥物300多種和50多種，批準(zhǔn)孤兒藥物研發(fā)方案2000多項(xiàng)和600多項(xiàng)。孤兒藥的應(yīng)用使RD患者的生存質(zhì)量得到了極大地改善。2009年Harald等[1]統(tǒng)計(jì)研究顯示RD研究向藥物研發(fā)轉(zhuǎn)化的成功率決定于疾病種類、科學(xué)研究產(chǎn)出量（論文發(fā)表數(shù)量）及疾病的患病率三個(gè)條件。統(tǒng)計(jì)顯示，對于患病率相對較低的RD種類，相應(yīng)的基礎(chǔ)研究較少，也導(dǎo)致罕有針對這類疾病的孤兒藥的研發(fā)。根據(jù)美國OOPD（Office of Orphan Products Development）公布的資助情況，目前在美國開發(fā)的和正在開發(fā)的孤兒藥物集中于罕見腫瘤（24%）及罕見代謝性疾?。?4%）[14]，這與疾病的患病率有關(guān)。所以，在《罕見病藥物法》中應(yīng)增加針對特定疾病的激勵(lì)措施，而不是僅僅針對普遍意義上的“罕見病”。在這些孤兒藥中，大多都是通過化合物的篩選而得到，通過生物技術(shù)手段設(shè)計(jì)靶向藥物的極少。

5.3 RD治療方法 除了藥物治療，其他用于RD 的主要治療方式為造血干細(xì)胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HCT）、酶替代療法(Enzyme replacement therapy)和基因治療（Gene therapy）。其中，原發(fā)性的免疫缺陷疾病的治療報(bào)導(dǎo)較多，來自美國和英國的十幾位科學(xué)家及醫(yī)師對其診斷、治療給出了專業(yè)的指導(dǎo)方案，并強(qiáng)調(diào)了造血干細(xì)胞移植在治療中的重要性[15]。

遺傳病存在表型異質(zhì)性，所以在選擇基因治療策略之前，應(yīng)明確3個(gè)基本參數(shù)：基因突變是否導(dǎo)致功能獲得或缺陷；基因產(chǎn)物的功能是否影響到了細(xì)胞的存活和生長；該基因是否有組織特異性?；蛑委煵呗源篌w可歸為四種：第一，添加與突變基因相對應(yīng)的正?；颍@種策略最適用于功能缺失突變；第二，修飾信使RNA，避免突變會(huì)帶來的后果，這種策略在突變外顯子可有可無的情況下適用；第三，抑制突變基因的表達(dá)。這種策略有益于抑制功能獲得蛋白的表達(dá)或抑制隱藏的剪接位點(diǎn)，從而抑制異常的有害的剪接產(chǎn)物的生成。這種策略中以干擾RNA最具代表性；第四，基因修復(fù)是一種扭轉(zhuǎn)基因突變的巧妙方法，用一種嵌合蛋白（包括DNA序列特異結(jié)合結(jié)構(gòu)域和一種核酸內(nèi)切酶），誘導(dǎo)DNA位點(diǎn)特異的雙鏈切割。同時(shí)將野生型序列導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)，作為同源重組修復(fù)的底物。鋅指蛋白與FOK1核酶的復(fù)合物已經(jīng)在細(xì)胞水平上成功用于X連鎖的重癥聯(lián)合免疫缺陷病（X-linked severe combined immunodeficiency，SCID-X1）致病基因IL2RG的修復(fù)[16]。

6.我國RD的研究現(xiàn)狀及展望

我國的RD研究起步并不太晚，上世紀(jì)八十年代，林貴、王成林等即關(guān)注并從事相關(guān)的研究，并創(chuàng)辦《罕少見疾病雜志》，1999年，王成林等編著的《罕少見病的診斷與治療》是我國的第一本RD專著。但相對于歐美等發(fā)達(dá)國家，我國的罕見疾病研究和醫(yī)療情況一直未受到政府和社會(huì)的重視和關(guān)注。

近年來，我國學(xué)者利用我國的RD標(biāo)本資源在開展RD的基因定位上取得了一些成就。2006年Li等[17]利用罕見的我國屈側(cè)網(wǎng)狀色素異常（reticulate pigmented anomaly of the flexures）疾病的家系標(biāo)本對該疾病的致病基因進(jìn)行了定位。2010年wang等利用163個(gè)中國漢族死產(chǎn)或流產(chǎn)的神經(jīng)管畸形胎兒研究發(fā)現(xiàn)VANGL2的基因突變可導(dǎo)致胎兒致死性的神經(jīng)管畸形，為系統(tǒng)研究人類神經(jīng)管畸形發(fā)生的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，該研究成果發(fā)表在世界著名的《新英格蘭雜志》上。但是，總體來講，我國對RD的研究主要集中在尋找已報(bào)導(dǎo)突變基因的新的突變位點(diǎn)上，甚至，對大多數(shù)罕見疾病來講，僅限于病例的個(gè)案報(bào)道或零星的研究報(bào)道，有限的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室因經(jīng)費(fèi)、人才等條件的限制舉步維艱，少有成果呈現(xiàn)，我國的RD資源沒有得到有效的利用。至今我國仍無自主研制的RD藥物上市，甚至連RD的概念尚未官方定義。

近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，特別是中央政府對民生的高度重視，RD問題越來越受到從政府到民眾的關(guān)注。全國人大代表、政協(xié)委員孫兆奇、李定國等多次在全國兩會(huì)上提議案，學(xué)者王靜波、孫兆奇等分別在世界著名的綜合性醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》發(fā)表述評，呼吁社會(huì)關(guān)注RD，制定我國《罕見疾病防治法》，促進(jìn)罕見病患者獲得可持續(xù)的醫(yī)療保障。2009年，我國《新藥注冊特殊審批管理規(guī)定》頒布實(shí)施，將RD用藥的審批列入特殊審批范圍；2010年5月，上海市政協(xié)召開“建立罕見遺傳病基本醫(yī)療保障機(jī)制”專題討論會(huì)；2010年10月，我國首家省級罕見病協(xié)會(huì)組織即“山東省罕見病防治協(xié)會(huì)”成立，山東省政府還同時(shí)建設(shè)成立“山東省罕見疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。標(biāo)志著我國RD研究進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)期。但是，由于我國罕見病防治領(lǐng)域底子薄弱、欠賬甚多，罕見病的防治任務(wù)任重道遠(yuǎn)。我們認(rèn)為當(dāng)務(wù)之急應(yīng)開展如下工作：

（1）呼吁政府盡快立法 罕見病患者是典型的弱勢群體，罕見病家庭是典型的貧困家庭，罕見病防治是典型的民生問題。目前,因無法可依，我國對罕見病尚無官方定義，防治工作既無條件也很難開展。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的定義及其他國家的數(shù)據(jù)推算中國有罕見病患者 千萬以上。我國RD的治療和藥物研究目前處于困境之中，罕見病的治療藥物幾乎全部為國外進(jìn)口。只有立法后，在國家層面上開展有效的防治工作，罕見病的防治才可能取得更好的效果。

（2）開展RD全國病譜及分布調(diào)查，摸清我國RD的發(fā)病情況及規(guī)律 近幾年來，我國的某些機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始著手某些罕見病的流行病學(xué)分析。例如，2002年中國建立國家克雅氏?。–reutzfeldt-Jakob disease，CJD)監(jiān)督系統(tǒng)，并且2008年，中國疾病預(yù)防控制中心等幾家研究機(jī)構(gòu)以該系統(tǒng)為基礎(chǔ)對2006~2007年間中國的CJD患者做了流行病學(xué)及臨床癥狀分析[18]。2009年Guo等[19]對鼻咽腺癌（nasopharyngeal adenocarcinoma）做過一項(xiàng)回顧性研究。黃韌帶骨化（ossification of the ligamentum flavum，OLF)過去被認(rèn)為是一種罕見病，但是Guo等[20]對隨機(jī)抽取的1736名中國南方人進(jìn)行X線篩查發(fā)現(xiàn)OLF在中國并非罕見病。但是，相對于我國龐大的罕見疾病群體，現(xiàn)有的罕見疾病的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)十分有限。由此，建議建立全國性的管理機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)組織和協(xié)作網(wǎng)，確定我國罕見病的種類，逐步建立全國性罕見病上報(bào)制度，這是推動(dòng)立法的重要依據(jù)。

（3）在國家層面上大力開展RD學(xué)術(shù)研究 一方面，目前當(dāng)務(wù)之急是找到好的診斷方法、治療方法，減輕病人及其家庭的痛苦。罕見疾病的基礎(chǔ)研究是了解疾病機(jī)制、改善診斷技術(shù)、發(fā)展新的治療措施的主要途徑。隨著基因組學(xué)的快速發(fā)展及其向罕見疾病領(lǐng)域的傾斜，已有很多罕見疾病的致病基因被挖掘，并且某些研究成果已經(jīng)成功地用于臨床輔助診斷或治療，為罕見病患者改善生活質(zhì)量甚至恢復(fù)正常人生活創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。遺憾的是，這些基礎(chǔ)研究成果向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化顯著滯后，其中一個(gè)重要原因是患者不集中，二因?yàn)榛颊哔Y源較少，很難開展臨床試驗(yàn)或進(jìn)行詳細(xì)的病理機(jī)制研究，導(dǎo)致不易得到藥物靶點(diǎn)。所以，建立全國甚至全球的罕見疾病網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。鑒于我國罕見病資源相對豐厚，建議盡快建立我國的罕見病資源庫，為RD致病機(jī)制的研究提供條件，為我國在不久將來在RD研究領(lǐng)域走在世界前列奠定基礎(chǔ)。

不僅如此，罕見病的研究也為復(fù)雜常見疾病的研究找到了切入點(diǎn)，雖然在其被作為復(fù)雜疾病的模型方面還存在爭論[21]，但其在了解復(fù)雜疾病的病理機(jī)制中的確有重要作用，未來應(yīng)該通過更深入的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究，將罕見病與常見病聯(lián)系起來，不斷地揭示疾病和生命的本質(zhì)[22]。

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