邱 偉
(中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科//多發(fā)性硬化臨床研究中心,廣東廣州 510630)
中樞神經(jīng)自身免疫病是自身免疫異常導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損害的一系列疾病。根據(jù)自身免疫應(yīng)答靶向抗原的不同,中樞神經(jīng)自身免疫病可分為攻擊髓鞘(少突膠質(zhì)細(xì)胞)和星型膠質(zhì)細(xì)胞的特發(fā)性炎癥性脫髓鞘疾?。╥diopathic inflammatory demyelinating disease,IIDD)和攻擊神經(jīng)元的自身免疫性腦炎(Autoimmune encephalitis,AE)。多發(fā)性硬化(multiple sclerosis,MS)、視神經(jīng)脊髓炎譜系疾?。╪euromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)、髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白(myelin oligodendrocyte glycoprotein,MOG)抗體相關(guān)疾?。∕OG antibody associated diseases,MOGAD)、抗N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)腦炎等是其中較為常見的疾病[1]。這類疾病主要在青壯年人群中發(fā)病,臨床呈復(fù)發(fā)性病程,容易遺留神經(jīng)功能缺損,為個(gè)人、家庭和社會(huì)都帶來沉重負(fù)擔(dān)。目前這類疾病的診治面臨巨大挑戰(zhàn):發(fā)病機(jī)制不明,臨床表現(xiàn)多樣,治療手段單一,患者結(jié)局各異,急需尋找早期診斷及早期預(yù)測(cè)療效的生物標(biāo)記物,優(yōu)化個(gè)體治療方案,開發(fā)靶點(diǎn)藥物,最終達(dá)到精確治療。
隨著大數(shù)據(jù)人工智能技術(shù)、現(xiàn)代遺傳技術(shù)、分子醫(yī)學(xué)、分子影像、分子診斷等進(jìn)入臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,對(duì)特定疾病尋找個(gè)體化生物標(biāo)記物,早期篩查,精準(zhǔn)診斷及分類,制定具有個(gè)性化的疾病預(yù)防和治療方案已成為可能。本文將結(jié)合課題組已開展的工作,探討通過中樞神經(jīng)自身免疫病的精確診斷和治療。
大數(shù)據(jù)技術(shù)是精準(zhǔn)醫(yī)療的基石,倡導(dǎo)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué),首先就要求有大量的分析數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)是對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、分析處理的一系列處理手段,它的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息,而在于對(duì)這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理。目前,我國臨床樣本和健康人群的信息收集、臨床資料分析、個(gè)體化醫(yī)療實(shí)施等還在完善中,部分制約了精準(zhǔn)醫(yī)療的應(yīng)用。例如,我國數(shù)據(jù)共享機(jī)制尚不健全,醫(yī)療數(shù)據(jù)除了“海量、多樣化、快速性、價(jià)值性”這些大數(shù)據(jù)共性特征外,還有其自身特點(diǎn),比處理一般大數(shù)據(jù)更加復(fù)雜。具體到中樞神經(jīng)自身免疫病而言,我國尚缺乏可靠、精細(xì)的流行病學(xué)數(shù)據(jù),我國幅員遼闊、人口眾多,多民族聚居的現(xiàn)狀以及缺乏統(tǒng)一的病歷登記系統(tǒng),加大了大數(shù)據(jù)研究的難度。在具體病種上,例如NMOSD 在亞洲人群發(fā)病率明顯高于西方人群[1],國際缺乏NMOSD 的大規(guī)模臨床研究和相應(yīng)基礎(chǔ)研究;抗NMDAR 腦炎和MOGAD 近年來才被發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外相關(guān)研究少,對(duì)其了解有限,因此很需要補(bǔ)充包括國人在內(nèi)的泛亞太地區(qū)人群的相關(guān)研究,進(jìn)一步探討中樞神經(jīng)自身免疫病,尤其是國人多見的NMOSD、抗NMDAR 腦炎及MOGAD 等特殊疾病的發(fā)病機(jī)制和治療策略。
本中心課題組一直在建立、完善中樞神經(jīng)自身免疫病生物樣本庫及臨床數(shù)據(jù)庫,以實(shí)現(xiàn)遺傳標(biāo)記物、生物分子標(biāo)記物、影像標(biāo)記物等診斷標(biāo)記物及治療方案、療效等的回顧性分析;同時(shí)與粵港澳大灣區(qū)及廣東省內(nèi)外多家醫(yī)院結(jié)成聯(lián)盟單位,共享數(shù)據(jù),最終實(shí)現(xiàn)多中心、大樣本前瞻性臨床研究;并建立中樞神經(jīng)自身免疫病在線注冊(cè)登記系統(tǒng),開展流行病學(xué)調(diào)查,在普通人群中篩選疾病人群和危險(xiǎn)因素,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè),構(gòu)建疾病進(jìn)展模型,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)防的目的。
中樞神經(jīng)自身免疫病的發(fā)病機(jī)制不詳,目前傾向于認(rèn)為是遺傳因素和環(huán)境因素的復(fù)雜相互作用導(dǎo)致,即特定遺傳背景下的個(gè)體在一定環(huán)境因素作用下,啟動(dòng)自身免疫攻擊自身抗原所致。
目前認(rèn)為,與MS 易感性關(guān)系最為確切的基因是人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)基因。HLA-DRB1*1501是MS 最主要的易感等位基因,但并非MS 患者所特有,也不足以單獨(dú)誘發(fā)MS,且在一些非高加索人種中,HLA-DRB1*1501與MS 易感性無關(guān)[2];HLA-DRB1*0301和DRB1*0401也被證明是部分高加索人種的易感基因[3],而DRB1*01、DRB1*04、DRB1*07則被證實(shí)在不同人種中多MS 有保護(hù)作用[4]。在我國患者中,DRB1*1501增加MS 的易感 性,而HLA-DR9則 是MS 的保護(hù)性基因[4]。此外,HLA 基因還可能影響MS 的臨床表型,例如HLA-DRB1*0801與MS 起病年齡晚顯著相關(guān)[5],HLA-DRB1*1501與腦脊液中的寡克隆區(qū)帶(oligoclonal bands,OCB)的產(chǎn)生相關(guān)[6],并影響MS 的疾病殘疾程度[7],HLA-DR2基因可能影響MS 中脊髓病灶的形態(tài)及分布[8]。此外,多個(gè)非HLA基因也與MS 易感性相關(guān),包括IL7R、TYK2、IRF5和APOE基因等[9]。一項(xiàng)對(duì)MS家系的研究發(fā)現(xiàn),NR1H3基因突變可直接導(dǎo)致MS的發(fā)?。?0]。
目前國內(nèi)外關(guān)于NMOSD 遺傳因素研究也集中與在免疫相關(guān)基因及AQP4基因。我們課題組研究發(fā)現(xiàn),HLA-DPB1*0501是亞洲人群中NMOSD的易感等位基因[11],而西方報(bào)道,HLA-DRB1*03是高加索人種NMOSD易感等位基因[12]。此外,我們課題組報(bào)道,AQP4、IL-17、IL-2RA、CD226等基因的單核苷酸多態(tài)性與中國南方人群NMOSD 易感相關(guān)[13-17]。韓國一項(xiàng)全基因組測(cè)序研究發(fā)現(xiàn),CYP7A1基因參與NMOSD 的易感性,對(duì)NMOSD 發(fā)病起到保護(hù)作用[18]。目前我中心正在進(jìn)行的一項(xiàng)病例-對(duì)照全外顯子測(cè)序研究初發(fā)現(xiàn),NOP16基因與NMOSD 的發(fā)病相關(guān)。
目前國內(nèi)外對(duì)NMRDAR 腦炎的易感基因研究較少,我課題組近期首次報(bào)道,HLA-DRB1*1602可能增加其NMDA 腦炎易感性[19];此外,MOGAD也與HLA易感基因相關(guān)。
不同易感基因或同一基因不同位點(diǎn)提示發(fā)病機(jī)制的不同,從而導(dǎo)致疾病表型及對(duì)治療反應(yīng)不同。因此,尋找自身免疫病的易感基因,可以幫助我們?cè)陉U明其發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)上,針對(duì)不同發(fā)病機(jī)制選擇個(gè)體化治療方案,達(dá)到精確治療的目的。
中樞神經(jīng)自身免疫病的病因復(fù)雜,臨床表型多樣,缺乏特異性檢查指標(biāo),早期診斷尤其困難。因此,尋找可靠的生物分子標(biāo)記物對(duì)疾病預(yù)測(cè)、早期診斷、預(yù)后評(píng)估和療效監(jiān)測(cè)有重大意義。
AQP4-IgG 是NMOSD 的經(jīng)典診斷標(biāo)記物,在NMOSD 患者中血清陽性率可達(dá)90%以上,但其滴度水平與疾病進(jìn)展和殘疾狀態(tài)并非線性相關(guān),不能預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期預(yù)后[20],而且免疫抑制劑、大劑量激素、利妥昔單抗、血漿置換等治療可能影響抗體滴度水平,甚至抗體出現(xiàn)“假陰性”,因此在NMOSD初期檢測(cè)AQP4-IgG 對(duì)NMOSD 的早期診斷極為重要。目前國際較通用的檢測(cè)方法是基于細(xì)胞過表達(dá)的免疫熒光法(cell-based assay,CBA)[21]。
OCB 是MS 的經(jīng)典生物標(biāo)記物,西方MS 患者陽性率大于95%,對(duì)MS 早期診斷十分重要。但亞洲MS 陽性率則顯著低于西方,例如日本MS 陽性率31%~91.7%,而近期我課題組聯(lián)合香港的一項(xiàng)針對(duì)南方漢族MS 的研究顯示,OCB 陽性率為59.8%。國外研究表明,攜帶HLA-DRB1*0501等位基因型的MS 患者OCB 陽性率高,而攜帶HLADRB1*0301、*0404、*0405的陽性率低。OCB 陽性與MS 臨床表型、影像表現(xiàn)的相關(guān)性尚存爭(zhēng)議,我中課題組研究發(fā)現(xiàn),OCB 陽性與發(fā)病年齡早相關(guān),而與病程、首次發(fā)作癥狀、MRI 病灶分布、復(fù)發(fā)率、殘疾狀態(tài)進(jìn)展等不相關(guān)[22]。
髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白抗體(Myelin oligodendrocyte glycoprotein-IgG,MOG-IgG)是近年來研究熱門的一種中樞神經(jīng)自身免疫病標(biāo)記物。MOG 是髓鞘蛋白,主要表達(dá)在少突膠質(zhì)細(xì)胞和髓鞘表面,它具有抗原性,可誘導(dǎo)自身抗體的產(chǎn)生。我課題組研究顯示,大鼠腦實(shí)質(zhì)注射MOG-IgG 可誘導(dǎo)髓鞘損傷,證實(shí)其致病性[23]。南方多中心研究顯示,血清MOG-IgG 在6%以上的中樞神經(jīng)自身免疫性病中存在,而MOGAD 在成人(>14 歲)和兒童(≤14 歲)患者的表型不同:成人以單純視神經(jīng)炎常見(占41%),而兒童以急性播散性腦脊髓炎常見(占56%)[24]。對(duì)于AQP4-IgG 陰性的NMOSD 患者,檢測(cè)MOG-IgG 可以協(xié)助明確診斷,制定治療方案,評(píng)估預(yù)后。
膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)是一種表達(dá)在星型膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的中間絲蛋白,參與維護(hù)血腦屏障、突觸可塑性、細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)囊泡及溶酶體在星形細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)等。血清GFAP 自身免疫性抗體(GFAP-IgG)陽性提示了自身免疫性星形膠質(zhì)細(xì)胞病。這種疾病多發(fā)病于40 歲以上,女性稍多于男性,部分患者伴隨惡性腫瘤,臨床表現(xiàn)包括發(fā)熱、頭痛、腦病、不自主運(yùn)動(dòng)、長節(jié)段脊髓炎、視神經(jīng)異常、共濟(jì)失調(diào)等,腦核磁共振(MRI)病灶多見,累及大腦白質(zhì)、基底節(jié)、下丘腦、腦干、小腦、腦膜、腦室甚至顱骨。最特異的MRI 改變是垂直于腦室的腦白質(zhì)血管樣放射樣強(qiáng)化。血清GFAP-IgG 陽性對(duì)這類疾病的診斷和鑒別診斷十分重要[25]。本課題組近期報(bào)道了自身免疫性星形膠質(zhì)細(xì)胞病患者的腦活檢標(biāo)本的病理特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)炎癥細(xì)胞,包括B 細(xì)胞、T 細(xì)胞、漿細(xì)胞和巨噬細(xì)胞參與了發(fā)病,而脫髓鞘和星型膠質(zhì)細(xì)胞損傷則不一定在病灶中出現(xiàn)[26]。
小分子RNA(MicroRNA,miRNA)是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA 分子,在動(dòng)植物中參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控。研究表明[27],多種miRNA 促進(jìn)th17 細(xì)胞分化加重MS,而miRNA-15b,-20b,-26a,-30a,-132和-146a 對(duì)Th17 細(xì)胞分化起負(fù)向調(diào)節(jié)作用。MS治療的藥物,如特立氟胺可通過miRNA 起作用,因此miRNA 可作為MS 療效及其嚴(yán)重程度判斷的生物分子標(biāo)記物,如MS 患者中miR-614,miR-572,miR648,miR-1826,miR-422a,and miR-22 顯著上調(diào)而miR-1979 顯著下調(diào)[27]。本課題組初步研究顯示,NMOSD 血清miRNA 構(gòu)成與MS 患者及健康對(duì)照有差異,hsa-miR-1223p 和hsa-miR-200a-5p 在NMOSD 急性期顯著上調(diào),hsa-miR-122-3p 表達(dá)水平與NMOSD 和RRMS 嚴(yán)重程度正相關(guān),因此miRNA 可能可以作為NMOSD 潛在標(biāo)記物。
神經(jīng)絲是神經(jīng)元細(xì)胞骨架的成分,軸突損傷后,細(xì)胞骨架蛋白,包括神經(jīng)絲,被釋放到細(xì)胞外隙,然后進(jìn)入腦脊液(CSF)及血液,因此神經(jīng)絲輕鏈(neurofilament light chain,NfL)成為軸突變性的標(biāo)記物。NfL 可在MS 患者的活動(dòng)性病灶、慢性活動(dòng)性病灶,甚至外觀正常的白質(zhì)部分被檢測(cè)到,提示神經(jīng)損傷在疾病的早期即可存在。有釓增強(qiáng)病灶的MS 患者血清NfL 水平顯著高于無釓增強(qiáng)病灶數(shù)的MS 患者,提示NfL 可作為疾病活動(dòng)度的標(biāo)記物。MS 患者治療后,血清腦脊液NfL 水平顯著降低[28]。
本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),血清尿酸、膽紅素、胱抑素C 等物質(zhì)水平及糖脂代謝異常均和中樞神經(jīng)免疫病發(fā)病相關(guān)[29-34]。代謝組學(xué)可以對(duì)某一生物或細(xì)胞在一特定生理時(shí)期內(nèi)所有低分子量代謝產(chǎn)物同時(shí)進(jìn)行定性和定量分析。利用代謝組學(xué)技術(shù)可以有效分析不同病理狀態(tài)與其相關(guān)的代謝變化,進(jìn)而深入研究引起這些變化的因素,獲得更優(yōu)秀的生物標(biāo)記物。因此,未來可針對(duì)中樞神經(jīng)免疫病開展神經(jīng)遞質(zhì)代謝組學(xué)研究,例如下丘腦-垂體-腎上腺軸的損害可能引起多巴胺、5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)代謝的紊亂,從而產(chǎn)生相關(guān)癥狀,尋找特定的神經(jīng)遞質(zhì)可能作為疾病診斷及治療的生物標(biāo)記物。
特異性的影像標(biāo)記物有助于疾病早期診斷和鑒別診斷,例如課題組前期報(bào)道的脊髓“線樣征”有助于NMOSD 診斷[35]、特征性雙側(cè)丘腦病灶有助于MOGAD 診斷[36]。除了這些傳統(tǒng)序列的標(biāo)記物,新的影像學(xué)檢測(cè)技術(shù)可以提供更精確的信息,例如腦容積和腦病灶負(fù)荷定量分析,可以精準(zhǔn)對(duì)皮質(zhì)和皮質(zhì)下病灶的體積定量,也可精確測(cè)量腦萎縮情況,為評(píng)估疾病嚴(yán)重程度、評(píng)價(jià)預(yù)后提供依據(jù);動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MRI(dynamic contrast enhanced MRI,DCE)可以作為血管通透性和灌注異常的標(biāo)志物,識(shí)別傳統(tǒng)軋?jiān)鰪?qiáng)劑所不能識(shí)別的強(qiáng)化病灶[37]。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展,勢(shì)必將有更精確的影像標(biāo)記物出現(xiàn),為中樞神經(jīng)自身免疫病早期診斷及病情評(píng)估提供幫助。
由于中樞神經(jīng)自身免疫病目前發(fā)病機(jī)制不明,臨床表現(xiàn)多樣,臨床轉(zhuǎn)歸各異,在了解患者遺傳學(xué)背景和疾病進(jìn)展相關(guān)的關(guān)鍵生物標(biāo)志物的基礎(chǔ)上,尋找新的治療靶點(diǎn),進(jìn)行個(gè)體化治療,是目前中樞神經(jīng)自身免疫病治療的方向。
中樞神經(jīng)自身免疫病急性期治療方案有限,包括大劑量糖皮質(zhì)激素沖擊、血漿置換、靜脈丙球(IVIg),這些治療是非特異性的,部分患者中療效有限,費(fèi)用較高,因此尋找相對(duì)特異性的急性期治療手段十分必要。
近期神經(jīng)免疫領(lǐng)域出現(xiàn)的免疫吸附治療,是在血漿置換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)。它使用高度特異性的抗原、抗體獲有特定物理化學(xué)親和力的物質(zhì)與吸附材料結(jié)合制成吸附劑,當(dāng)全血或血漿通過吸附劑,即可選擇性獲特異性地清除體內(nèi)的致病因子,從而達(dá)到凈化血液緩解病情的目的。與傳統(tǒng)的血漿置換方法相比,可以根據(jù)患者的具體情況,特異性的清除致病抗體、炎癥因子等,在急性期治療中,可以迅速清除循環(huán)中致病抗體或循環(huán)免疫復(fù)合物,控制疾病進(jìn)展。我課題組正在開展神經(jīng)免疫病的免疫吸附治療,初步顯示部分常規(guī)治療方案療效不佳的患者有一定療效。
除了MS 可選擇疾病修飾治療外,其余中樞神經(jīng)免疫病仍依賴于激素及廣譜免疫抑制劑。本課題組根據(jù)對(duì)中樞神經(jīng)自身免疫病發(fā)病機(jī)制研究的不斷深入和治療方法的日益改進(jìn),提出了以下幾個(gè)新的可能治療靶點(diǎn)。
3.2.1 腸道菌群與益生菌治療 課題組前期研究發(fā)現(xiàn),MS 及NMOSD 患者中存在特異性腸道菌群失調(diào),例如NMOSD 患者存在鏈球菌屬的異常升高[38-39],為益生菌治療提供了理論依據(jù),目前正在開展益生菌聯(lián)合治療MS 和NMOSD 的臨床研究。
3.2.2 干細(xì)胞治療 造血干細(xì)胞被用于治療進(jìn)展型MS 及難治性復(fù)發(fā)-緩解型MS[40-41]。我課題組也報(bào)道使用自體造血干細(xì)胞移植治療難治性NMOSD 的經(jīng)驗(yàn)[42],但造血干細(xì)胞危險(xiǎn)性大、費(fèi)用高、患者接受度低。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療中樞神經(jīng)自身免疫病的研究很多來源于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。我課題組研究發(fā)現(xiàn),骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療能有效改善實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)小鼠的病殘程度及髓鞘脫失[43],使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療進(jìn)展型及難治性MS 臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。此外,神經(jīng)干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞治療也是治療難治性中樞神經(jīng)自身免疫病的新思路。
3.2.3 藥物基因組學(xué)應(yīng)用 藥物基因組學(xué)是研究基因變異所致的不同疾病對(duì)藥物的不同反應(yīng)。在中樞神經(jīng)自身免疫病的治療中目前應(yīng)用最為廣泛的是硫嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶(TPMT)基因多態(tài)性對(duì)免疫抑制劑硫唑嘌呤用藥安全性的影響。硫唑嘌呤在體內(nèi)主要經(jīng)過TPMT 代謝滅活。TPMT 具有基因多態(tài)性,基因突變可導(dǎo)致酶活性下降或缺失,我國人群中,90%人群具有高活性TPMT,10%個(gè)體為中間活性,約0.3%的個(gè)體活性偏低甚至活性缺失,這些極少數(shù)TPMT 活性缺失患者即使使用常規(guī)劑量的硫唑嘌呤或其它巰基嘌呤類藥物,會(huì)導(dǎo)致血液毒性,甚至死亡[44]。因此我們建議在使用硫唑嘌呤前常規(guī)檢測(cè)TPMT 基因多態(tài)性。隨著遺傳學(xué)檢測(cè)的不斷普及,我們將進(jìn)一步利用藥物基因組學(xué)方法探討不同患者的遺傳背景與其對(duì)藥物治療反應(yīng)的關(guān)系,最終達(dá)到根據(jù)個(gè)體精確選擇治療方案的目的。
總之,精準(zhǔn)醫(yī)療包含了精確預(yù)防、精確預(yù)測(cè)、精確診斷、精確治療等方面。目前,分子生物學(xué)、基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、表觀遺傳學(xué)等學(xué)科發(fā)展迅速,神經(jīng)免疫疾病的研究應(yīng)抓住機(jī)遇,通過分子生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)及大規(guī)模臨床研究明確發(fā)病機(jī)制,以及疾病發(fā)生發(fā)展中各種組學(xué)和信號(hào)通路的改變,尋找可用于診治的分子靶點(diǎn),完善基于組學(xué)的分型方案,最終達(dá)到精確診斷和治療目的。