破解心房顫動之謎

2003年1月10日出版的國際權威學術刊物美國《科學》雜志發表了題為《KCNQ1“功能獲得”性突變與家族性心房顫動的關系》、長達13頁的論文，這對于中國科學家來說是一個不平常的日子，他們歷時4年進行的關于家族性心房顫動致病基因的研究得到了國際權威機構的認可。在這之前，關于導致心房顫動的原因一直是困擾世界醫學科學界的一個謎。而這個謎已存在逾150年，享有醫學領域“歌德巴赫猜想”之稱。

心房顫動分為兩類：一類是由遺傳造成的，屬先天性心房顫動；另一類為后天形成的，名為“獲得性”心房顫動，是由高血壓、冠心病和甲狀腺功能亢進等疾病引發的。

心房顫動于1850年被醫學界發現，從那時起，科學家就一直在尋找根治這種疾病的方法。由于對其發病機制缺乏了解，傳統的方法是用一些藥物來刺激顫動的心房，時間一長，藥物的毒副作用和抗藥性問題就顯現出來了，致使病人心房的顫動越來越嚴重。如果通過對先天性心房顫動的研究，找到導致心房顫動的基因，開創一種新的治療手段和方法，不僅對遺傳性心房顫動的治療有效，而且對“獲得性”心房顫動同樣標本兼治。

1998年，由上海同濟大學附屬同濟醫院陳義漢教授帶領的科研小組開始了心房顫動致病基因的尋找工作。要進行基因研究，科研人員需要先找到患有同樣遺傳疾病的家族，通過對家族成員DNA的分析，最終找到導致疾病的元兇。

在近一年的時間里，幾乎跑遍了大半個中國，科研人員終于找到了一個由4代、65人組成的大家庭，他們中的大部分人都患有心房顫動疾病。由于種種原因，到最后采集到全部資料的只有44人。

染色體是基因的載體，每個正常人都有22對常染色體和一對性染色體。人們將它們按順序排列，1號染色體最大，22號染色體最小，23號染色體決定人的性別。我們每個人的所有遺傳信息也就是基因分別儲存在這23對染色體中，因此，要想尋找心房顫動的致病基因，就必須先找到它在染色體上的位置。

司機開車憑路標行進，尋找心房顫動致病基因在染色體上的位置，也需要靠基因組的路標。該路標是一種叫做“微衛星”的遺傳標記。如果把分布在染色體上的“微衛星”路標用小旗來表示，結果科研人員發現在第11號染色體末端的位置上，所有心房顫動病人的小旗顏色完全一致，而正常人小旗的顏色各異。難道致病基因就藏在這個范圍內？

為了證實這一點，研究人員建立了有關微衛星和心房顫動之間的關系式，或者說一種數學模型。通過數學模型計算出來一種名為LODS的數值，如果LODS值大于1.0，說明這個微衛星附近可能有心房顫動的致病基因，如果LODS值大于3.0，說明這個微衛星附近肯定有心房顫動的致病基因。

計算機的運算結果很快就出來了，但這個結果卻讓科研人員大失所望，LODS值不僅沒有超過3.0，就連1.0的標準值也未達到。是計算機出錯了，還是致病基因不在第11號染色體末端？經反復找原因后發現，在這個家系里有一小部分人的后代是領養的，與家里的其他人沒有血緣關系。如果用這部分人的DNA和其他成員的DNA一起來做家族性遺傳分析，得到的結果必然是錯誤的。科研人員立即將導致錯誤的數據去掉，重新進行了計算分析。其結果LODS值為4.46，明顯大于3.0，說明在“微衛星”附近的確存在心房顫動的致病基因。

心房顫動致病基因所處的位置雖然找出來了，可是和心房顫動致病基因在一起的還有許多其他基因，怎么才能在這眾多的基因中找到心房顫動的致病基因呢？

心臟由無數個心肌細胞組成。在每個心肌細胞內都有一些微量元素，它們以離子的形式存在。在正常情況下，這些離子狀態的微量元素會順著細胞膜上的一些通道進進出出，這些通道被稱為“離子通道”。由于它們在通道上來回流動，便產生了一種生物電流，這種生物電流能夠刺激心臟的收縮，所以醫生可以通過心電圖來了解心臟的狀況。

由于心臟運動是一種電機械活動，最有可能出問題的地方就是離子通道，所以在尋找心房顫動致病基因的時候，首先應該選擇與離子通道有關系的基因。按照這個思路，科研人員對與離子通道功能相關的基因逐個進行了篩查，最后在第11號染色體的末端發現了一個叫“ KCNQ1”的基因。與正常人相比，所有房顫病人的KCNQ1基因排列上的A點都變成了G點，這種改變可能是一種致病性的突變。

為了進一步驗證其結果，科研人員把這個突變基因克隆出來，并且通過轉基因方式把它放入一種哺乳動物細胞里，與此同時把正常的KCQN1基因放入這種工具細胞里。將這兩種細胞作對比后發現，突變基因所產生的電流和正常的不一樣，這種電流構成了心房顫動病理生理學的基礎，因此證實它就是心房顫動的致病基因。

經過4年的不懈探索，我國的科學家終于發現了世界上第一個心房顫動的致病基因。2003年1月10日，陳義漢教授帶領的科研小組最終確立了KCQN1基因是心房顫動的致病基因。下一步科研人員將利用這個基因來研究心房顫動的病理生理機制，并通過這項研究來找到根治心房顫動的方法。這是全世界千萬個心房顫動病人的福音。