好的診斷才是一個好的治療的開始——專訪「遺傳疾病守護者」台大醫院基因學部胡務亮醫師

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「我作息都很正常,為何我還會有心律不整?為何我的孩子剛出生不久,就會不自主且持續的抽筋?我的孩子最近走路起步較晚、步伐搖晃、直立跳躍有困難,發生什麼事呢?」這些不明症狀促使病人或其家屬來訊問醫師並且尋求治療。對此,台大醫院基因學部暨小兒部主治醫師胡務亮醫師表示,這些症狀都可能都與遺傳疾病有關,所謂的遺傳疾病就是指由基因或染色體等遺傳物質發生變異而引起的疾病。

定序技術的進步推動遺傳疾病的診斷

在基因檢測尚未發達之前,臨床醫師大多透過生化檢測來診斷疾病,例如檢測血漿中鈉、尿素、電解質、血糖、Creatinine 以及胺基酸的濃度來診斷尿素循環障礙(urea cycle disorders),此時患者的排氨能力下降,會有高血氨的情況。隨著次世代基因定序(next generation sequencing, NGS)技術的發明和進步,醫師透過基因檢測發現在尿素循環代謝途徑中的某一基因或一些基因發生缺陷時,會導致遺傳性的尿素循環障礙疾病。其中最常見為鳥胺酸氨甲基移轉酶(ornithine transcarbamylase, OTC)基因缺陷。

對此,台大醫院基因學部也於 2016 年起,就大規模地投入遺傳疾病的基因分析,在收案之後,委託基龍米克斯生物科技幫他們做定序,然後他們再進行資料判讀。

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新生兒遺傳性疾病篩檢

「對於遺傳性疾病篩檢,大家比較容易想到的就是新生兒,因為他生下來就有基因的缺陷,所以大部分的遺傳疾病診斷分析會聚焦在孩子或新生兒時期。在新生兒篩檢時,透過很多的基因檢測去確認,或者我們懷疑新生兒有遺傳性疾病的時候,會幫他做基因檢測。」胡務亮醫師說道。

台大醫院目前新生兒基因篩檢量是 1 天要檢測 500 多個檢體,大多透過 real-time PCR(RT-PCR)進行單基因單位點檢測,例如嚴重複合型免疫缺乏症(severe combined immunodeficiency, SCID)和脊髓性肌肉萎縮症(spinal muscular atrophy, SMA),透過 RT-PCR 即可診斷出。

SCID 是由於免疫系統中 T 細胞(少數伴有 B 細胞或自然殺手)的數目低下或功能缺陷所引起的免疫疾病,容易導致新生兒細菌、病毒及黴菌的嚴重重複性感染,也有可能有慢性腹瀉或生長遲緩等症狀,若未加以治療,多數會在出生後一年內死亡。目前已知 T 細胞上至少有 15 個基因缺陷會導致 SCID。

SMA 患者的脊髓前角運動神經元會逐漸退化,漸漸造成肌肉軟弱無力、萎縮,但其智力發展完全正常,發病年齡從出生到成年皆有可能。SMA 是由於染色體(5q13)內的 SMN1 基因發生突變所導致,高度同源的 SMN2 基因(pseudogene)套數多寡則影響 SMA 發病年齡及疾病的嚴重度。
成人遺傳性疾病篩檢

然而,胡醫師接著表示,成年人其實也會有遺傳性疾病,譬如說有些肥厚性心肌病變及擴大性心肌病變是在成年之後才發病。另外,需要值得注意的是心律不整,許多 20 歲 ~ 40 歲的年輕人原本活潑亂跳,就可能在睡夢中或走路突然之間就心臟停止就過世了,這與老年人中風症狀有很大的差異。這些年輕人都可能有遺傳性的心律不整。這群病人在沒有發病時,其心電圖就有一些變化,但一般人其實不太會去注意。因此,他們也跟內科部合作透過次世代基因定序進行大規模的心臟疾病的全外顯子體定序(whole exome sequencing, WES)。

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人工智慧(AI)協助醫師資料整理並且判讀

「因為人體基因體數量約為 30 億個鹼基,有功能的外顯子區域僅占 DNA 的 1 %,也約 3000 萬個鹼基,若進行 WES 之後,再來跟標準序列進行一個比較,通常大概會有接近10 萬個位點的差異,如果去做全基因體定序比對的話,會有 400 萬個差異。然而,你怎麼會知道哪一個位點差異是引起疾病的突變。一個一個去查,太沒有效率了。」胡醫師道出遺傳數據分析的最大困難點。

他們的研究團隊在過去二、三年間就花了很大的心力去建構一個分析工具,首先他們先去國外各大基因體數據庫蒐集且整理資料,包含哪些差異位點已知是正常或不正常的、過去的診斷經驗、分析方法。用來進行註解(annotation)。然而,註解完還是有 100 個 ~ 200 個可能性存在,這時需要結合病人的臨床症狀,看哪一個基因引起的疾病與病人的症狀最像,此時後該疾病的可能性最高。例如,病人有頭痛症狀,若某些基因突變會造成頭痛,那該基因突變產生的疾病可能性就高。

他們也正透過廣達的「人工智慧醫療雲運算整合平台」的訓練,減少資料整理和分析的時間,使得 AI 也有自己的判讀能力,他們再做最後的人工診斷。

好的診斷才是一個好的治療的開始

「疾病要能夠有好的治療,就一定要有好的診斷」胡醫師說道。很多疾病的新藥開發和治療,都是從患者的基因體檢測開始。譬如說,寡核苷酸(oligonucleotide)藥物 Spinraza(nusinersen)改變了 RNA 剪切(RNA splicing),來治療由 SMN1 基因變異的 SMA。

另外,他們也正以次世代基因定序進行大規模分析早期嬰兒肌抽躍性腦病變(early myoclonic encephalopathy)的基因變異,特別是離子通道的相關基因,如鈉離子、鉀離子、鈣離子,當它們異常時,細胞的電位就產生一些變化,造成不正常放電,新生兒會有頻繁且連續且不規律的抽筋。雖然沒有直接的治療,但是能幫助醫師可針對其離子通道定序結果去用藥,對他們的預後或許會有些助益。

最後,胡醫師提到:「實踐精準醫療可從遺傳疾病診斷和治療開始,藉由 NGS 、大數據以及 AI 為患者或健康民眾量身定做適合的治療方案或預防措施。」

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