申昆玲　姚瑤

國(guó)家兒童醫(yī)學(xué)中心,，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院呼吸科，國(guó)家呼吸系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心

中華實(shí)用兒科臨床雜志２０１８年２月第３３卷第４期

通信作者：申昆玲

《兒童呼吸在線》主編申昆玲

隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的開展,，分子診斷技術(shù)的不斷進(jìn)步,，臨床遺傳學(xué)意識(shí)的提高，呼吸系統(tǒng)單基因病的診斷,，特別是針對(duì)疑難,、罕見(jiàn)病的診斷開啟了新篇章。現(xiàn)就呼吸系統(tǒng)單基因疾病進(jìn)行概述,，旨在提高兒科醫(yī)師對(duì)呼吸系統(tǒng)單基因病的認(rèn)識(shí),，說(shuō)明分子診斷在其診斷中合理應(yīng)用的重要性。

１　精準(zhǔn)醫(yī)療模式與傳統(tǒng)醫(yī)療模式

精準(zhǔn)醫(yī)療是以基因組信息為基礎(chǔ),，通過(guò)分析得出特定疾病的突變位點(diǎn),，并針對(duì)突變位點(diǎn)提供精準(zhǔn)治療，為疾病的精確診斷,、病情預(yù)后評(píng)估提供依據(jù),。不同于傳統(tǒng)醫(yī)療基于臨床癥狀、體征和檢查等,，精準(zhǔn)醫(yī)療實(shí)現(xiàn)疾病的早期診斷,，預(yù)測(cè)性診斷，并提出有效的治療方案,，以改善預(yù)后,。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療模式時(shí)代的到來(lái)及高通量測(cè)序技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單基因病的遺傳研究和診斷正邁向新境界。

２　單基因病

遺傳病可分為５大類,，包括單基因病,、多基因病、染色體病,、線粒體病和體細(xì)胞遺傳病,。單基因病又被稱為孟德?tīng)栠z傳病，是由明確的單個(gè)基因突變而引起的臨床表現(xiàn)和體征,，突變可以發(fā)生在１對(duì)同源染色體的其中１條染色體上,，也可發(fā)生在２條染色體上，實(shí)際上就是由１對(duì)等位基因所控制,。既往通過(guò)連鎖分析和候選基因測(cè)序分析等方法,，已經(jīng)確認(rèn)超過(guò)３０００種單基因病的致病基因，而在線人類孟德?tīng)栠z傳（ＯｎｌｉｎｅＭｅｎｄｅｌｉａｎＩｎｈｅｒｉｔａｎｃｅｉｎＭａｎ,，ＯＭＩＭ）數(shù)據(jù)顯示有７０００多種單基因病,，因傳統(tǒng)致病基因分析策略受先證者數(shù)量少、家系小,、異質(zhì)性,、表型不典型等因素影響尚未闡明這４０００多種單基因病的致病基因。隨著人類基因組計(jì)劃的開展及精準(zhǔn)醫(yī)療的大力宣傳,，越來(lái)越多的遺傳病被認(rèn)識(shí),，未來(lái)會(huì)有更多的單基因病致病基因被認(rèn)定,。單基因病總發(fā)病率并不低,，且病種最多，累積范圍最廣,，病情通常較重,、預(yù)后差、危害大,，給家庭及社會(huì)造成了極大負(fù)擔(dān),。

３　呼吸系統(tǒng)單基因病分類

肺單基因病狹義指直接起源于肺部的疾病，廣義上還包括累及肺部的單基因遺傳病,。從臨床上將肺單基因病分為以下類別,，簡(jiǎn)述如下。

３．１　原發(fā)于肺部的疾病　

３．１．１　氣道　原發(fā)纖毛運(yùn)動(dòng)障礙（ＰＣＤ）是一種常染色體隱性遺傳疾病,。由此導(dǎo)致的上皮纖毛運(yùn)動(dòng)缺陷使黏液清除異常,，引起反復(fù)呼吸道感染和不孕癥?；驒z測(cè)在該病的診斷中起重要作用,。目前報(bào)道有３１個(gè)基因與ＰＣＤ相關(guān)，其中最常見(jiàn)的是ＤＮＡＨ５、ＤＮＡＩ１,、ＤＮＡＡＦ１,、ＣＣＤＣ３９、ＣＣＤＣ４０,、ＤＮＡＨ１１和ＬＲＲＣ６,。囊性纖維化（ＣＦ）是一種單基因的常染色體隱性遺傳疾病，由ＣＦＴＲ基因突變引起,。ＣＦＴＲ基因編碼氯離子通道蛋白,，因?yàn)榛蛉毕菔孤入x子通道失調(diào)導(dǎo)致全身外分泌腺功能障礙，表現(xiàn)為胰腺功能不全,、肺部反復(fù)感染,、不孕不育等。ＣＦ的診斷主要依賴于臨床證據(jù),，并通過(guò)２個(gè)等位基因中的ＣＦＴＲ突變來(lái)證實(shí),。既往研究認(rèn)為亞洲人被診斷為ＣＦ的病例少見(jiàn)，推測(cè)可能是因?yàn)榕R床表型不典型或特異,，隨著分子診斷技術(shù)的革新,，越來(lái)越多的亞裔ＣＦ患兒得以診斷。到目前為止,，已在ＣＦＴＲ基因中發(fā)現(xiàn)了超過(guò)２０００個(gè)與ＣＦ有關(guān)的突變,。

３．１．２　肺間實(shí)質(zhì)病變　肺泡表面活性物質(zhì)代謝異常，又稱為先天性肺泡蛋白沉積癥（ＣＡＰ）,，ＣＡＰ是一組肺泡和終末呼吸細(xì)支氣管中富含過(guò)碘酸希夫（ＰＡＳ）陽(yáng)性的磷脂和類蛋白質(zhì)物質(zhì)沉積物的疾病,，根據(jù)臨床表型的異質(zhì)性和致病基因的不同，可分為５個(gè)亞型,，相關(guān)致病基因分別為表面活性蛋白Ｂ基因（ＳＦＴＰＢ）,、表面活性蛋白Ｃ基因（ＳＦＴＰＣ）、三磷酸腺苷（ＡＴＰ）結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子Ａ３（ＡＢＣＡ３）基因,、集落刺激因子２受體Ａ（ＣＳＦ２ＲＡ）基因和集落刺激因子２受體Ｂ（ＣＳＦ２ＲＢ）基因,。另外，還有α１抗胰蛋白酶缺乏,、家族性肺纖維化,、先天性角化不良、肺間質(zhì)糖原累積癥,、結(jié)節(jié)病,、肺泡微石癥等這些引起肺間實(shí)質(zhì)病變的已知致病基因或是已選定候選基因的疾病，這里不做詳細(xì)贅述,。

３．１．３　肺血管及淋巴管　

３．１．３．１　肺血管　先天性肺血管病變,，如遺傳性毛細(xì)血管擴(kuò)張癥（ＨＨＴ）和肺泡毛細(xì)血管發(fā)育不良可表現(xiàn)為肺動(dòng)脈高壓（ＰＡＨ）,、低氧血癥或咯血等。ＨＨＴ可分為５個(gè)亞型,，其中明確致病基因的有ＨＨＴ１型和ＨＨＴ２型,，分別為編碼內(nèi)皮糖蛋白的ＥＮＧ基因和編碼活化素樣受體激酶（ＡＬＫ１）的ＡＣＶＲＬ１基因突變引起，還有引起幼年息肉?。龋龋缘闹虏』颍樱停粒模?。另外抗凝信號(hào)通路中的基因缺陷，如蛋白Ｓ基因缺陷,，在肺部感染的患者可引起嚴(yán)重肺血栓,。

３．１．３．２　肺淋巴管　先天性肺淋巴管擴(kuò)張癥、淋巴管肌瘤病被認(rèn)為與遺傳因素相關(guān),，但目前尚未證實(shí)明確的致病基因,。這些疾病可引起ＰＡＨ、乳糜胸,、肺間實(shí)質(zhì)病變,，因此對(duì)有相應(yīng)臨床表型的患兒需要注意鑒別診斷。

３．２　以呼吸系統(tǒng)表現(xiàn)起病或累及呼吸系統(tǒng)的疾病或綜合征　

３．２．１　與睡眠相關(guān)的疾病　中樞低通氣綜合征是呼吸中樞異常引起呼吸節(jié)律改變,，導(dǎo)致呼吸暫停,，在深睡眠時(shí)出現(xiàn)呼吸暫停、低氧血癥等,，具有遺傳背景,，由單基因突變引起。該類疾病患兒起病年齡早,，睡眠中可出現(xiàn)嚴(yán)重呼吸暫停,，導(dǎo)致二氧化碳潴留，部分患兒可出現(xiàn)猝死,。另外頜面部或胸廓,、氣道畸形，如Ｃｒｏｕｚｏｎ綜合征等許多綜合征均有頜面部異?；蛐乩蔚龋瑢?dǎo)致嚴(yán)重睡眠呼吸暫停,。

３．２．２　神經(jīng)肌肉病　如杜氏（Ｄｕｃｈｅｎｎｅ型）肌營(yíng)養(yǎng)不良等疾病,，是由于肌力減低，被動(dòng)體位,，呼吸肌,、膈肌疲勞，吞咽反射減弱,，而引起呼吸功能不足,，表現(xiàn)為反復(fù)吸入性肺炎,、呼吸頻率增快等?；歼@類疾病的患兒,，部分由于發(fā)病年齡小，尚無(wú)明顯神經(jīng)肌肉癥狀,，只是常出現(xiàn)反復(fù)肺炎或肺部病變吸收緩慢,，而就診于呼吸科，這類患兒臨床表型不特異,，易忽略內(nèi)在因素,，需引起兒童呼吸科醫(yī)師的關(guān)注。

３．２．３　原發(fā)免疫缺陷?。ǎ校桑模,。校桑氖且悦庖呷毕轂樘卣鞯囊唤M遺傳性疾病。ＰＩＤ分類復(fù)雜,，分型及亞型眾多,，根據(jù)２０１５年免疫學(xué)國(guó)際聯(lián)合會(huì)制定的分類標(biāo)準(zhǔn)可將ＰＩＤ分為９類：（１）聯(lián)合免疫缺陷；（２）聯(lián)合免疫缺陷綜合征,；（３）抗體缺陷為主的免疫缺陷,；（４）免疫調(diào)節(jié)失衡；（５）吞噬細(xì)胞數(shù)量和／或功能缺陷,；（６）固有免疫缺陷,；（７）自身炎癥反應(yīng)性疾病,；（８）補(bǔ)體缺陷,；（９）擬表型ＰＩＤ，其中以Ｔ淋巴細(xì)胞異常引起的疾病最多見(jiàn),。

ＰＩＤ的臨床表型多樣,，肺部并發(fā)癥是其主要表現(xiàn)形式，亦是早期表現(xiàn),。因此呼吸道感染是ＰＩＤ的主要預(yù)警指征,。兒童呼吸科醫(yī)師應(yīng)將ＰＩＤ作為鑒別診斷的重要組成部分，以便及早識(shí)別和改善預(yù)后,。免疫缺陷病的疾病譜廣泛,，推測(cè)達(dá)數(shù)千種，未知基因挖掘潛力巨大,，目前已被明確或候選的致病基因有２００余個(gè),。

３．２．４　全身性疾病或綜合征　某些遺傳代謝病可累及肺部，如甲基丙二酸血癥（ＭＭＡ）,、同型半胱氨酸血癥可引起血管炎癥,，表現(xiàn)為ＰＡＨ,、肺間質(zhì)病變。如原發(fā)性ＭＭＡ聯(lián)合同型半胱氨酸血癥是一組常染色體隱性或Ｘ連鎖的遺傳病,，引起多系統(tǒng)受累,，可導(dǎo)致ＰＡＨ和肺血栓栓塞、彌漫性肺疾病,。其分子機(jī)制是由ＭｅＣｂｌ途徑中不同的基因突變引起,，包括ＭＭＡＤＨＣ、ＬＭＢＲＤ１,、ＡＢＣＤ４和ＨＣＦＣ１,。綜合征亦可累及肺部，如ＬｏｅｙｓＤｉｅｔｚ綜合征,、馬凡綜合征,、ＥｈｌｅｒＤａｎｌｏｓ綜合征、ＢｉｒｔＨｏｇｇＤｕｂｅ綜合征,，引起結(jié)締組織發(fā)育異常,，表現(xiàn)為氣胸、肺大皰以及肺氣腫等,。ＨｅｒｍａｎｓｋｙＰｕｄｌａｋ綜合征患者可存在肺間質(zhì)病變,。

４　呼吸系統(tǒng)單基因病的診治現(xiàn)狀

兒科疾病有其特殊性，尤其需要注意遺傳因素的影響,。ＭｃＣａｎｄｌｅｓｓ等報(bào)道,，７１％的住院患兒疾病分類中存在遺傳相關(guān)疾病，且這些患兒的平均住院時(shí)間明顯延長(zhǎng),，那么對(duì)于遺傳病的高發(fā)群體,，分子診斷為其診治、預(yù)后評(píng)估及產(chǎn)前咨詢帶來(lái)福音,，對(duì)人類身體健康及社會(huì)發(fā)展有重大意義?，F(xiàn)今以神經(jīng)內(nèi)科、內(nèi)分泌科為主導(dǎo),，開展了大量關(guān)于遺傳代謝病,、智力低下、神經(jīng)肌肉病等致病基因篩查及機(jī)制的研究,。隨著基因檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和精準(zhǔn)醫(yī)療在全球范圍內(nèi)的廣泛開展,，臨床診斷不清、診斷困難的疑難少見(jiàn)病例的分子診斷被推向高潮,。有研究報(bào)道，利用全外顯子測(cè)序?qū)Ρ硇蛷?fù)雜診斷未明確的疑難,、罕見(jiàn)病例進(jìn)行診斷,，陽(yáng)性率達(dá)２８．７９％,，這種診斷策略的有效性和經(jīng)濟(jì)性有顯著優(yōu)勢(shì)，但該研究納入的１３２３例病例中,，呼吸系統(tǒng)疾病僅４０例,，占比例少，分析可能有以下因素影響：（１）呼吸系統(tǒng)疾病的遺傳因素不易被挖掘,；（２）呼吸系統(tǒng)遺傳性疾病較少被關(guān)注,；（３）以呼吸系統(tǒng)受累起病的遺傳病，因?yàn)榕R床表型不特異易被忽略,。但臨床中發(fā)現(xiàn)有不少單基因病以肺部疾病起病或存在呼吸系統(tǒng)癥狀,，呼吸科常作為首診科室，因此對(duì)呼吸系統(tǒng)單基因病的關(guān)注及挖掘勢(shì)在必行,。呼吸系統(tǒng)單基因病的數(shù)量尚無(wú)確切數(shù)字,，ＯＭＩＭ數(shù)據(jù)庫(kù)初步篩查結(jié)果顯示與呼吸系統(tǒng)相關(guān)的單基因病約有上百種，包括原發(fā)于呼吸系統(tǒng)的單基因病和以呼吸系統(tǒng)起病的單基因病或綜合征等,。我國(guó)尚無(wú)系統(tǒng)的臨床遺傳診斷流程和臨床遺傳專業(yè)從業(yè)人員,，這阻礙了單基因病診斷水平的提高。目前由于無(wú)相關(guān)專業(yè)團(tuán)隊(duì),，臨床醫(yī)師的遺傳學(xué)知識(shí)相對(duì)匱乏,，呼吸系統(tǒng)單基因病的分子診斷常常無(wú)疾而終。另外,，由于獨(dú)生子女人口政策的限制,，散發(fā)病例往往是一個(gè)小家系，增加了遺傳模式的判斷難度,。

５　呼吸系統(tǒng)單基因病的遺傳特點(diǎn)　

５．１　臨床異質(zhì)性　臨床異質(zhì)性是指同一個(gè)基因突變可導(dǎo)致臨床表型的不同,。對(duì)單基因病的診斷，因基因型和臨床表型的關(guān)系不明確,，給臨床醫(yī)師的診斷造成極大的不確定性,。如肺泡表面活性物質(zhì)代謝異常中ＳＦＴＰＣ基因突變引起的相關(guān)臨床表現(xiàn)多樣，嬰兒肺泡蛋白沉積癥,、細(xì)胞性間質(zhì)性肺炎,、小細(xì)胞肺癌等。ＳＦＴＰＣ的作用機(jī)制尚不完全明確,，臨床表型復(fù)雜,，不斷有新發(fā)表型被報(bào)道。單基因病臨床表型的多樣性提示可能存在其他機(jī)制,，如基因修飾,、環(huán)境影響或甲基化等。

５．２　基因異質(zhì)性　肺泡表面活性物質(zhì)代謝異常是一組疾病,，可分為多種亞型,，患者臨床表型相似,，可由不同基因突變引起，且遺傳方式不同,，這被稱為基因異質(zhì)性,。目前已報(bào)道有近３０個(gè)基因可能與肺泡表面活性物質(zhì)代謝異常有關(guān)。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,，可以相對(duì)輕松地挖掘出潛在新發(fā)致病基因,，提高了單基因病的診斷水平，為進(jìn)行單基因病的遺傳性研究奠定基礎(chǔ),。

５．３　基因突變的異質(zhì)性　基因突變的異質(zhì)性表現(xiàn)為不同類型的基因突變與臨床表型多樣性有相關(guān)性,。以Ｘ連鎖慢性肉芽腫為例，約６０％的患兒由ＣＹＢＢ基因突變所致,，不足１％的患者可由Ｘ染色體連續(xù)缺失所致,，該類患兒的臨床表型相對(duì)較重，同時(shí)伴Ｋｘ抗原缺失所致棘狀紅細(xì)胞增多,、Ｄｕｃｈｅｎｎｅ型肌營(yíng)養(yǎng)不良,、色素視網(wǎng)膜炎等。另外,，肺泡表面活性物質(zhì)代謝異?？梢痖g質(zhì)性肺疾病，其中ＡＢＣＡ３基因表現(xiàn)為不同突變類型可引起不同臨床表型,，當(dāng)患兒為純合無(wú)義突變時(shí),，常于出生后夭折，若２個(gè)等位基因均為其他突變類型,，如錯(cuò)義突變,，病情相對(duì)較輕，起病年齡在１歲以后,。

６　挑戰(zhàn)與展望

約有７０００種單基因病,，其中４０００種與特定基因有關(guān)。雖然每種單基因病很少,，但各種單基因病累積使大量人口的生活質(zhì)量受到嚴(yán)重影響,，每１０００例新生兒中就有１０例受到影響。隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的大力推進(jìn)和高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,，單基因病的診斷有了極顯著的提高,，但在診斷過(guò)程中，仍存在臨床實(shí)驗(yàn)室溝通不良,、海量數(shù)據(jù)分析及經(jīng)濟(jì)利益等問(wèn)題,。單基因病診斷水平提高的目的在于早發(fā)現(xiàn)，并予精準(zhǔn)治療，但對(duì)于單基因病的治療現(xiàn)在仍是挑戰(zhàn),，在過(guò)去的幾十年中,，基因療法已被用作一種創(chuàng)新的工具,。

在１９９０年,，美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)了世界上第１個(gè)基因療法的臨床試驗(yàn)，是１名由腺苷脫氨酶缺陷引起的嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷病的４歲女童,。近幾年來(lái)隨著細(xì)胞分子生物學(xué)的迅速發(fā)展,，基因編輯和ｉＰＳ細(xì)胞在基因治療中發(fā)揮了重要作用?；蚓庉嬁梢跃_地修改基因組,，有助于了解單基因疾病的發(fā)病機(jī)制，探索基因功能,，實(shí)現(xiàn)基因治療,。以ＣＦ、Ｄｕｃｈｅｎｎｅ型肌營(yíng)養(yǎng)不良及一些ＰＩＤ為例在臨床試驗(yàn)或動(dòng)物模型中成功進(jìn)行了基因編輯,。近日在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上刊登了一項(xiàng)關(guān)于脊髓性肌萎縮癥的臨床試驗(yàn),，其中１５例患兒成功接受基因治療，提高了存活率,。隨著單基因病研究的蓬勃開展,，診斷水平的日益提高，生物技術(shù)的不斷進(jìn)步,，單基因病的治愈終一定見(jiàn)曙光,。

編輯 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院

呼吸科 秦強(qiáng)