精準醫學在癲癇診療中的臨床應用進展

(山東大學齊魯醫院神經內科，山東 濟南 250000)

精準醫學是指在大樣本研究獲得疾病分子機制的知識體系基礎上，以生物醫學，特別是基因組學數據為依據，根據病人個體在基因型、表型、環境和生活方式等各方面的特異性，應用現代遺傳學、分子影像學、生物信息學和臨床醫學等方法和手段，制定個體化精準預防、精準診斷和精準治療的方案。2015年1月，美國總統奧巴馬提出了“精準醫療計劃”。精準醫學被認為是預防疾病、促進健康和治療疾病的創新方法。精準醫學以預防為主，將基礎科學、診斷檢驗、循證醫學與復雜疾病的個體化教育、咨詢及管理整合。癲癇是一種腦部疾患，其特點是持續存在能產生癲癇發作的腦部持久性改變，并出現相應的神經生物學、認知、心理學以及社會學等方面問題。根據流行病學調查，全球約有7 000萬癲癇病人，且其患病率逐年升高，對個人、家庭、社會造成極大的危害和影響[1]。癲癇按病因分為原發性癲癇和繼發性癲癇，原發性癲癇的病因至今不明，其與遺傳有密切關系，據統計約 70%的癲癇病人受遺傳因素的影響[2]。癲癇的精準醫學是指以癲癇病人的基因組數據為基礎，結合分子生物學信息，將大量、多變的數據存儲下來，再依據數據挖掘和分析，將這些數據進行整合構建大數據平臺，在該平臺對癲癇病人進行診斷和治療，并制定具有個性化的治療方案[3]。

1 癲癇的精準診斷

基因測序技術的快速發展，極大地促進了癲癇致病基因的發現。目前確認的遺傳性癲癇的致病基因絕大多數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，產生緩慢激活的鉀電流(稱之為M電流)[4]。KCNQ2以及KCNQ3基因已經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)有一定的關系[6]。人類電壓門控鈉離子通道由一個α亞基和一個或者多個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[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共同突變可導致GEFS+[10]。HOLLAND等[11]報道了1例SCN3A突變的部分性發作癲癇病人。SCN1B編碼電壓門控鈉離子通道的β1亞單位，在GEFS+家系中發現有SCN1B基因突變。鈣離子通道是最早發現與失神癲癇有關的離子通道，與癲癇相關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?，F已經明確CACNA1A(Cav2.1)和 CACNA1H(Cav3.2)突變具有致病性，與之相關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，新近研究發現，伴有神經發育異常的癲癇患兒中存在許多非離子通道基因突變。早發癲癇性腦病(EOEE)以嚴重的癲癇發作及永久性的神經功能損傷為特點，是發育障礙性疾病，具有異質性。氨基甲基轉移酶(AMT)、甘氨酸脫羧酶(GLDC)、裂解酶(GCSH)、ARX、類細胞周期蛋白依賴性蛋白激酶5(CDKL5)、谷氨酸鹽轉運體1(SLC25A22)以及突觸融合蛋白結合蛋白STXBP1基因突變在早發癲癇性腦病的病人中均有報道[13]。此外，許多表現為癲癇發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作(MELAS)病人是A3243G點突變所致；對肌陣攣癲癇伴肌肉破碎紅纖維綜合征(MERRF綜合征)病人基因檢測可見8344或8356核苷酸點突變；唾液酸沉積癥病人存在NEU1基因突變等。

基因組測序的快速發展，使研究人員對基因組有更加全面的了解，從而能夠專注于罕見的變異性癲癇的研究。對癲癇病人進行相關癲癇基因測序或全基因組測序能夠協助病因診斷。

2 癲癇的精準治療

盡管目前有各種結構和作用機制的抗癲癇藥物，但仍有許多病人沒有實現完全控制。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，但是大多數新藥物的添加對治療的價值有限。這種情況可能推動針對癲癇病人的個體化治療的發展。

目前已經明確的精準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基因突變所致結節性硬化病人mTOR抑制劑依維莫司治療；吡哆醇依賴性癲癇病人補充維生素B6治療等[14]。

癲癇的長期治療給病人帶來經濟和身心的雙重負擔。一些病人會在癲癇發作控制后選擇停藥，而停藥卻常常導致癲癇的復發。然而，目前尚無臨床指南可以明確指導應如何停藥。研究表明，不同的基因突變會導致預后不同，可以指導癲癇藥物是否停用。KCNQ2或KCNQ3突變所致BFNS病人具有良好的預后，大多數病人成年后癲癇發作能完全控制，因此早期減藥或者停藥是可行的。SCN2A錯義突變所致的良性家族性新生兒嬰兒驚厥(BFNIS)預后良好，也可實現早期停藥，但SCN2A無義突變所致BFNIS預后較差，需謹慎停藥。PRRT2基因突變所致良性家族性嬰兒驚厥(BFIS)預后良好[15]。SCN1A突變所致Dravet綜合征預后較差，對藥物反應差，但CHIRON等[16]報道司替戊醇對其具有良好的療效。

大多數癲癇病人都能通過服用抗癲癇藥物實現無癲癇發作。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合治療，仍然會有癲癇發作。

病人對藥物的反應受多種因素影響：①癲癇本身的病理生理學；②藥效動力學；③藥代動力學，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胞吸收和排除作用的結果。多項研究發現，抗癲癇藥物的血藥濃度與ABCB1基因的多態性(C1236T、G2677T/A、C3435T)有關。C3435T突變與苯妥英鈉血藥濃度低有關[17]，C3435T和G2677T/A突變與卡馬西平低血藥濃度有關[18]，以及拉莫三嗪的低血藥濃度與C1236T突變有關[19]。p-糖蛋白是由多耐藥基因(MDR)所編碼的ATP結合跨膜糖蛋白，能將藥物主動轉運出細胞。p-糖蛋白在血腦屏障上的表達增多，限制了抗癲癇藥物進入腦實質，使腦內有效治療量減少，最終導致藥物抵抗的發生[20]。與抗癲癇藥物代謝相關的酶主要是細胞色素酶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。對臺灣、馬來西亞等地的研究發現，CYP2C9*3等位基因突變與苯妥英鈉引起的嚴重皮膚改變有關[20]。丙戊酸的代謝與多種CYP有關，在藥物副作用的產生機制中發揮重要作用。CYP2C9*2與CYP2C9*3基因突變致使CYP對肝臟毒性代謝產物的有效代謝率明顯減低，因而產生嚴重的肝臟損傷。

3 癲癇的精準預防

癲癇治療的主要目的是在沒有不良作用影響生活質量的情況下實現無癲癇發作。大約2/3的癲癇病病人在合理的抗癲癇藥物作用下可實現無癲癇發作，但個人對藥物的反應及出現不良反應的易感性有很大的不同。

除上述提到的與藥物代謝有關的嚴重副作用外，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有關。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[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即藥物超敏反應綜合征(DRESS)、皮膚斑丘疹、SJS、TEN等的風險增加[22]。有文獻報道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[23]。

到目前為止，大多數癲癇藥物基因組學研究都集中在尋找藥物治療反應或不良反應的預測因子方面。利用基因測序的方法判斷藥物是否有效以及判斷其潛在的毒副作用，以便醫生隨時調整治療方案。這樣不僅可以提高治療效率，還可以降低病人痛苦程度，減輕經濟負擔。

4 總結與展望

癲癇是一種復雜、多樣性的疾病，表型多樣，在遺傳上具有異質性，需要發展個性化的藥物治療方法。這不僅基于基因組檢測，還需要將臨床檢查，包括腦電圖和影像學等檢查，及基因組學和其他的分子組學方法整合[24]。本文所提精準醫學在癲癇的應用說明，精準醫學可能會改變癲癇的臨床治療，這樣將建立一個癲癇治療的新模式。雖然這個新生領域已經有許多成功的遺傳學指導治療的例子，但癲癇的精確醫學發展仍需要廣泛的工具、技術和方法的支持。癲癇系統精準醫學的深入研究需要從以下幾個方面著手: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對每一種癲癇基因突變進行標準化功能分析，解讀病人及對照者的突變、有關突變頻率信息及突變類型，并將這些信息進行整合；③一旦確定新的靶向治療方案時，需啟動設計好的臨床試驗。要實現這些目標，就需要建立多中心協作研究小組，將臨床、遺傳和生物醫學各專業研究人員結合在一起。