精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)在癲癇診療中的臨床應(yīng)用進(jìn)展

(山東大學(xué)齊魯醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，山東 濟(jì)南 250000)

精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是指在大樣本研究獲得疾病分子機(jī)制的知識(shí)體系基礎(chǔ)上，以生物醫(yī)學(xué)，特別是基因組學(xué)數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)病人個(gè)體在基因型、表型、環(huán)境和生活方式等各方面的特異性，應(yīng)用現(xiàn)代遺傳學(xué)、分子影像學(xué)、生物信息學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等方法和手段，制定個(gè)體化精準(zhǔn)預(yù)防、精準(zhǔn)診斷和精準(zhǔn)治療的方案。2015年1月，美國總統(tǒng)奧巴馬提出了“精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃”。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)被認(rèn)為是預(yù)防疾病、促進(jìn)健康和治療疾病的創(chuàng)新方法。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)以預(yù)防為主，將基礎(chǔ)科學(xué)、診斷檢驗(yàn)、循證醫(yī)學(xué)與復(fù)雜疾病的個(gè)體化教育、咨詢及管理整合。癲癇是一種腦部疾患，其特點(diǎn)是持續(xù)存在能產(chǎn)生癲癇發(fā)作的腦部持久性改變，并出現(xiàn)相應(yīng)的神經(jīng)生物學(xué)、認(rèn)知、心理學(xué)以及社會(huì)學(xué)等方面問題。根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查，全球約有7 000萬癲癇病人，且其患病率逐年升高，對(duì)個(gè)人、家庭、社會(huì)造成極大的危害和影響[1]。癲癇按病因分為原發(fā)性癲癇和繼發(fā)性癲癇，原發(fā)性癲癇的病因至今不明，其與遺傳有密切關(guān)系，據(jù)統(tǒng)計(jì)約 70%的癲癇病人受遺傳因素的影響[2]。癲癇的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是指以癲癇病人的基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合分子生物學(xué)信息，將大量、多變的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，再依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘和分析，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在該平臺(tái)對(duì)癲癇病人進(jìn)行診斷和治療，并制定具有個(gè)性化的治療方案[3]。

1 癲癇的精準(zhǔn)診斷

基因測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，極大地促進(jìn)了癲癇致病基因的發(fā)現(xiàn)。目前確認(rèn)的遺傳性癲癇的致病基因絕大多數(shù)是編碼離子通道或其輔助亞基的基因。KCNQ2與KCNQ3分別編碼電壓門控的KV7.2和KV7.3通道，產(chǎn)生緩慢激活的鉀電流(稱之為M電流)[4]。KCNQ2以及KCNQ3基因已經(jīng)被確定是良性家族性新生兒驚厥(BFNS)的致病基因[5]。KCNT1基因編碼鈉激活鉀離子通道Slack，該基因突變與嬰兒惡性游走性部分性癲癇(MPSI)有一定的關(guān)系[6]。人類電壓門控鈉離子通道由一個(gè)α亞基和一個(gè)或者多個(gè)β亞基組成。α亞基是由9種基因編碼組成：SCN1A～SCN11A(SCN6A和SCN7A代表同一基因，編碼非電壓門控鈉離子通道)，編碼Nav1.1～Nav1.9[7]。SCN1A編碼 Nav1.1亞單位，其突變與全面性癲癇伴熱性驚厥附加癥(GEFS+)以及Dravet綜合征等有關(guān)[8]。SCN2A編碼 Nav1.2亞基，其突變見于BFNS以及Dravet綜合征等[9]。SCN1A以及SCN2A共同突變可導(dǎo)致GEFS+[10]。HOLLAND等[11]報(bào)道了1例SCN3A突變的部分性發(fā)作癲癇病人。SCN1B編碼電壓門控鈉離子通道的β1亞單位，在GEFS+家系中發(fā)現(xiàn)有SCN1B基因突變。鈣離子通道是最早發(fā)現(xiàn)與失神癲癇有關(guān)的離子通道，與癲癇相關(guān)的主要為電壓依賴性鈣通道。CACNA1G、CACNA1H以及CACNA1I基因分別編碼Cav3.1、Cav3.2 和 Cav3.3。現(xiàn)已經(jīng)明確CACNA1A(Cav2.1)和 CACNA1H(Cav3.2)突變具有致病性，與之相關(guān)的疾病是遺傳性全面性癲癇和兒童失神癲癇[12]。

除了上述離子通道基因突變外，新近研究發(fā)現(xiàn)，伴有神經(jīng)發(fā)育異常的癲癇患兒中存在許多非離子通道基因突變。早發(fā)癲癇性腦病(EOEE)以嚴(yán)重的癲癇發(fā)作及永久性的神經(jīng)功能損傷為特點(diǎn)，是發(fā)育障礙性疾病，具有異質(zhì)性。氨基甲基轉(zhuǎn)移酶(AMT)、甘氨酸脫羧酶(GLDC)、裂解酶(GCSH)、ARX、類細(xì)胞周期蛋白依賴性蛋白激酶5(CDKL5)、谷氨酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體1(SLC25A22)以及突觸融合蛋白結(jié)合蛋白STXBP1基因突變?cè)谠绨l(fā)癲癇性腦病的病人中均有報(bào)道[13]。此外，許多表現(xiàn)為癲癇發(fā)作的遺傳代謝疾病也明確存在基因突變。線粒體腦肌病伴乳酸血癥和卒中樣發(fā)作(MELAS)病人是A3243G點(diǎn)突變所致；對(duì)肌陣攣癲癇伴肌肉破碎紅纖維綜合征(MERRF綜合征)病人基因檢測(cè)可見8344或8356核苷酸點(diǎn)突變；唾液酸沉積癥病人存在NEU1基因突變等。

基因組測(cè)序的快速發(fā)展，使研究人員對(duì)基因組有更加全面的了解，從而能夠?qū)Ｗ⒂诤币姷淖儺愋园d癇的研究。對(duì)癲癇病人進(jìn)行相關(guān)癲癇基因測(cè)序或全基因組測(cè)序能夠協(xié)助病因診斷。

2 癲癇的精準(zhǔn)治療

盡管目前有各種結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的抗癲癇藥物，但仍有許多病人沒有實(shí)現(xiàn)完全控制。癲癇的治療指南為我們提供了基于不同癲癇分類的一線和二線用藥原則，但是大多數(shù)新藥物的添加對(duì)治療的價(jià)值有限。這種情況可能推動(dòng)針對(duì)癲癇病人的個(gè)體化治療的發(fā)展。

目前已經(jīng)明確的精準(zhǔn)藥物的治療包括谷氨酸缺乏癥病人的生酮的飲食治療；KCNQ2、SCN2A以及SCN8A突變病人的鈉通道阻滯劑治療以及TSC1、TSC2基因突變所致結(jié)節(jié)性硬化病人mTOR抑制劑依維莫司治療；吡哆醇依賴性癲癇病人補(bǔ)充維生素B6治療等[14]。

癲癇的長(zhǎng)期治療給病人帶來經(jīng)濟(jì)和身心的雙重負(fù)擔(dān)。一些病人會(huì)在癲癇發(fā)作控制后選擇停藥，而停藥卻常常導(dǎo)致癲癇的復(fù)發(fā)。然而，目前尚無臨床指南可以明確指導(dǎo)應(yīng)如何停藥。研究表明，不同的基因突變會(huì)導(dǎo)致預(yù)后不同，可以指導(dǎo)癲癇藥物是否停用。KCNQ2或KCNQ3突變所致BFNS病人具有良好的預(yù)后，大多數(shù)病人成年后癲癇發(fā)作能完全控制，因此早期減藥或者停藥是可行的。SCN2A錯(cuò)義突變所致的良性家族性新生兒嬰兒驚厥(BFNIS)預(yù)后良好，也可實(shí)現(xiàn)早期停藥，但SCN2A無義突變所致BFNIS預(yù)后較差，需謹(jǐn)慎停藥。PRRT2基因突變所致良性家族性嬰兒驚厥(BFIS)預(yù)后良好[15]。SCN1A突變所致Dravet綜合征預(yù)后較差，對(duì)藥物反應(yīng)差，但CHIRON等[16]報(bào)道司替戊醇對(duì)其具有良好的療效。

大多數(shù)癲癇病人都能通過服用抗癲癇藥物實(shí)現(xiàn)無癲癇發(fā)作。然而，大約30%的病人存在藥物抵抗，即使多種藥物最大劑量聯(lián)合治療，仍然會(huì)有癲癇發(fā)作。

病人對(duì)藥物的反應(yīng)受多種因素影響：①癲癇本身的病理生理學(xué)；②藥效動(dòng)力學(xué)；③藥代動(dòng)力學(xué)，即藥物的吸收、分布、代謝及清除等。

藥物在胃腸道的吸收是腸黏膜細(xì)胞吸收和排除作用的結(jié)果。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，抗癲癇藥物的血藥濃度與ABCB1基因的多態(tài)性(C1236T、G2677T/A、C3435T)有關(guān)。C3435T突變與苯妥英鈉血藥濃度低有關(guān)[17]，C3435T和G2677T/A突變與卡馬西平低血藥濃度有關(guān)[18]，以及拉莫三嗪的低血藥濃度與C1236T突變有關(guān)[19]。p-糖蛋白是由多耐藥基因(MDR)所編碼的ATP結(jié)合跨膜糖蛋白，能將藥物主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞。p-糖蛋白在血腦屏障上的表達(dá)增多，限制了抗癲癇藥物進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)，使腦內(nèi)有效治療量減少，最終導(dǎo)致藥物抵抗的發(fā)生[20]。與抗癲癇藥物代謝相關(guān)的酶主要是細(xì)胞色素酶P450(CYP)，包括CYP2C9以及CYP2C19。苯妥英鈉大部分是由CYP2C9代謝，少部分由CYP2C19代謝。對(duì)臺(tái)灣、馬來西亞等地的研究發(fā)現(xiàn)，CYP2C9*3等位基因突變與苯妥英鈉引起的嚴(yán)重皮膚改變有關(guān)[20]。丙戊酸的代謝與多種CYP有關(guān)，在藥物副作用的產(chǎn)生機(jī)制中發(fā)揮重要作用。CYP2C9*2與CYP2C9*3基因突變致使CYP對(duì)肝臟毒性代謝產(chǎn)物的有效代謝率明顯減低，因而產(chǎn)生嚴(yán)重的肝臟損傷。

3 癲癇的精準(zhǔn)預(yù)防

癲癇治療的主要目的是在沒有不良作用影響生活質(zhì)量的情況下實(shí)現(xiàn)無癲癇發(fā)作。大約2/3的癲癇病病人在合理的抗癲癇藥物作用下可實(shí)現(xiàn)無癲癇發(fā)作，但個(gè)人對(duì)藥物的反應(yīng)及出現(xiàn)不良反應(yīng)的易感性有很大的不同。

除上述提到的與藥物代謝有關(guān)的嚴(yán)重副作用外，HLA等位基因的突變與卡馬西平及其他藥物引起的皮膚過敏反應(yīng)有關(guān)。HLA-B*15∶02與卡馬西平引起的Stevens-Johnson綜合征(SJS)以及中毒性表皮壞死松解癥(TEN)密切相關(guān)[21]。攜帶HLA-A*31∶01等位基因的病人，服用卡馬西平引起的特異性反應(yīng)即藥物超敏反應(yīng)綜合征(DRESS)、皮膚斑丘疹、SJS、TEN等的風(fēng)險(xiǎn)增加[22]。有文獻(xiàn)報(bào)道HLAB*15∶08、HLA-B*15∶11、HLA-B*15∶18、HLA-B*40∶01、HLA-B*07∶02、HLAB*58∶01、HLA-A*33∶03及HLA-DRB1*03∶01均與卡馬西平引起的SJS及TEN相關(guān)[23]。

到目前為止，大多數(shù)癲癇藥物基因組學(xué)研究都集中在尋找藥物治療反應(yīng)或不良反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子方面。利用基因測(cè)序的方法判斷藥物是否有效以及判斷其潛在的毒副作用，以便醫(yī)生隨時(shí)調(diào)整治療方案。這樣不僅可以提高治療效率，還可以降低病人痛苦程度，減輕經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

4 總結(jié)與展望

癲癇是一種復(fù)雜、多樣性的疾病，表型多樣，在遺傳上具有異質(zhì)性，需要發(fā)展個(gè)性化的藥物治療方法。這不僅基于基因組檢測(cè)，還需要將臨床檢查，包括腦電圖和影像學(xué)等檢查，及基因組學(xué)和其他的分子組學(xué)方法整合[24]。本文所提精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)在癲癇的應(yīng)用說明，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)可能會(huì)改變癲癇的臨床治療，這樣將建立一個(gè)癲癇治療的新模式。雖然這個(gè)新生領(lǐng)域已經(jīng)有許多成功的遺傳學(xué)指導(dǎo)治療的例子，但癲癇的精確醫(yī)學(xué)發(fā)展仍需要廣泛的工具、技術(shù)和方法的支持。癲癇系統(tǒng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的深入研究需要從以下幾個(gè)方面著手:①收集并研究大量具有特征性基因型和表型的癲癇病人；②對(duì)每一種癲癇基因突變進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化功能分析，解讀病人及對(duì)照者的突變、有關(guān)突變頻率信息及突變類型，并將這些信息進(jìn)行整合；③一旦確定新的靶向治療方案時(shí)，需啟動(dòng)設(shè)計(jì)好的臨床試驗(yàn)。要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，就需要建立多中心協(xié)作研究小組，將臨床、遺傳和生物醫(yī)學(xué)各專業(yè)研究人員結(jié)合在一起。