好的诊断才是一个好的治疗的开始——专访“遗传疾病守护者”台大医院基因学部胡务亮医师

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“我作息都很正常,为何我还会有心律不整?为何我的孩子刚出生不久,就会不自主且持续的抽筋?我的孩子最近走路起步较晚、步伐摇晃、直立跳跃有困难,发生什么事呢?”这些不明症状促使病人或其家属来讯问医师并且寻求治疗。对此,台大医院基因学部暨小儿部主治医师胡务亮医师表示,这些症状都可能都与遗传疾病有关,所谓的遗传疾病就是指由基因或染色体等遗传物质发生变异而引起的疾病。

定序技术的进步推动遗传疾病的诊断

在基因检测尚未发达之前,临床医师大多透过生化检测来诊断疾病,例如检测血浆中钠、尿素、电解质、血糖、Creatinine 以及胺基酸的浓度来诊断尿素循环障碍(urea cycle disorders),此时患者的排氨能力下降,会有高血氨的情况。随着次世代基因定序(next generation sequencing, NGS)技术的发明和进步,医师透过基因检测发现在尿素循环代谢途径中的某一基因或一些基因发生缺陷时,会导致遗传性的尿素循环障碍疾病。其中最常见为鸟胺酸氨甲基移转酶(ornithine transcarbamylase, OTC)基因缺陷。

对此,台大医院基因学部也于 2016 年起,就大规模地投入遗传疾病的基因分析,在收案之后,委托基龙米克斯生物科技帮他们做定序,然后他们再进行资料判读。

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新生儿遗传性疾病筛检

“对于遗传性疾病筛检,大家比较容易想到的就是新生儿,因为他生下来就有基因的缺陷,所以大部分的遗传疾病诊断分析会聚焦在孩子或新生儿时期。在新生儿筛检时,透过很多的基因检测去确认,或者我们怀疑新生儿有遗传性疾病的时候,会帮他做基因检测。”胡务亮医师说道。

台大医院目前新生儿基因筛检量是 1 天要检测 500 多个检体,大多透过 real-time PCR(RT-PCR)进行单基因单位点检测,例如严重复合型免疫缺乏症(severe combined immunodeficiency, SCID)和脊髓性肌肉萎缩症(spinal muscular atrophy, SMA),透过 RT-PCR 即可诊断出。

SCID 是由于免疫系统中 T 细胞(少数伴有 B 细胞或自然杀手)的数目低下或功能缺陷所引起的免疫疾病,容易导致新生儿细菌、病毒及霉菌的严重重复性感染,也有可能有慢性腹泻或生长迟缓等症状,若未加以治疗,多数会在出生后一年内死亡。目前已知 T 细胞上至少有 15 个基因缺陷会导致 SCID。

SMA 患者的脊髓前角运动神经元会逐渐退化,渐渐造成肌肉软弱无力、萎缩,但其智力发展完全正常,发病年龄从出生到成年皆有可能。SMA 是由于染色体(5q13)内的 SMN1 基因发生突变所导致,高度同源的 SMN2 基因(pseudogene)套数多寡则影响 SMA 发病年龄及疾病的严重度。
成人遗传性疾病筛检

然而,胡医师接着表示,成年人其实也会有遗传性疾病,譬如说有些肥厚性心肌病变及扩大性心肌病变是在成年之后才发病。另外,需要值得注意的是心律不整,许多 20 岁 ~ 40 岁的年轻人原本活泼乱跳,就可能在睡梦中或走路突然之间就心脏停止就过世了,这与老年人中风症状有很大的差异。这些年轻人都可能有遗传性的心律不整。这群病人在没有发病时,其心电图就有一些变化,但一般人其实不太会去注意。因此,他们也跟内科部合作透过次世代基因定序进行大规模的心脏疾病的全外显子体定序(whole exome sequencing, WES)。

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人工智能(AI)协助医师资料整理并且判读

“因为人体基因体数量约为 30 亿个碱基,有功能的外显子区域仅占 DNA 的 1 %,也约 3000 万个碱基,若进行 WES 之后,再来跟标准序列进行一个比较,通常大概会有接近10 万个位点的差异,如果去做全基因体定序比对的话,会有 400 万个差异。然而,你怎么会知道哪一个位点差异是引起疾病的突变。一个一个去查,太没有效率了。”胡医师道出遗传数据分析的最大困难点。

他们的研究团队在过去二、三年间就花了很大的心力去建构一个分析工具,首先他们先去国外各大基因体数据库蒐集且整理资料,包含哪些差异位点已知是正常或不正常的、过去的诊断经验、分析方法。用来进行注解(annotation)。然而,注解完还是有 100 个 ~ 200 个可能性存在,这时需要结合病人的临床症状,看哪一个基因引起的疾病与病人的症状最像,此时后该疾病的可能性最高。例如,病人有头痛症状,若某些基因突变会造成头痛,那该基因突变产生的疾病可能性就高。

他们也正透过广达的“人工智能医疗云运算整合平台”的训练,减少资料整理和分析的时间,使得 AI 也有自己的判读能力,他们再做最后的人工诊断。

好的诊断才是一个好的治疗的开始

“疾病要能够有好的治疗,就一定要有好的诊断”胡医师说道。很多疾病的新药开发和治疗,都是从患者的基因体检测开始。譬如说,寡核苷酸(oligonucleotide)药物 Spinraza(nusinersen)改变了 RNA 剪切(RNA splicing),来治疗由 SMN1 基因变异的 SMA。

另外,他们也正以次世代基因定序进行大规模分析早期婴儿肌抽跃性脑病变(early myoclonic encephalopathy)的基因变异,特别是离子通道的相关基因,如钠离子、钾离子、钙离子,当它们异常时,细胞的电位就产生一些变化,造成不正常放电,新生儿会有频繁且连续且不规律的抽筋。虽然没有直接的治疗,但是能帮助医师可针对其离子通道定序结果去用药,对他们的预后或许会有些助益。

最后,胡医师提到:“实践精准医疗可从遗传疾病诊断和治疗开始,借由 NGS 、大数据以及 AI 为患者或健康民众量身定做适合的治疗方案或预防措施。”

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