首個大規模中國人群孤獨癥基因測序研究出爐

　　孤獨癥譜系障礙，簡稱“孤獨癥”，又稱“自閉癥”。其核心癥狀表現為社會溝通和社會交往的缺陷和局限的、重復性行為、興趣或活動，是一種嚴重影響兒童健康的神經發育障礙性疾病。

　　據最新統計數據顯示，目前，中國孤獨癥患者已超過1000萬，其中0～14歲的患兒超過200萬。不僅如此，中國孤獨癥發病率依然在不斷攀升。難以想象，這一組令人咋舌的數字背后，千百萬患者家庭承載的是何種難以言喻的痛苦……

　　臨床上對孤獨癥的首次描述和記載始于20世紀40年代。早在1943年，美國醫生Kanner報道了11例患者，并命名為“早期嬰兒孤獨癥”（early infantile autism）。自此人們便開始著手對孤獨癥病因的研究。

　　70多年后的今天，孤獨癥的真正病因依然是個未解之謎。就在日前，孤獨癥的遺傳研究有了最新進展：11月8日，國際學術期刊Nature Communications（自然通訊）正式發表了中南大學生命科學學院院長、醫學遺傳學國家重點實驗室主任夏昆教授課題組關于中國人群兒童孤獨癥研究的最新成果。

　　該研究是第一個較大規模的中國人群孤獨癥的基因測序研究。這不但填補了中國孤獨癥研究領域的空白，在國際上也屬于領先水平。為此，我們特第一時間采訪了夏昆教授，為大家解讀此次研究成果及其現實意義。

　　病因之謎

　　從“養育方式”到“遺傳因素”

　　上世紀40年代，人們普遍認為“父母養育方式不當”是引發孤獨癥的原因。直至上世紀80年代，針對孤獨癥的研究才進入了全新階段。人們開始從生物學領域著手探索病因，并認識到孤獨癥是一種受一定遺傳因素作用的發育障礙性疾病。在此基礎上，人們從分子遺傳、神經免疫、功能影像、神經解剖和神經化學等多領域展開研究，試圖從中找到孤獨癥的致病原因。

　　目前國際上孤獨癥的遺傳學研究已經取得了較大進展，發現了100多個與疾病相關的基因位點。但由于其中多數是罕見變異，這些遺傳變異只能解釋大約30-50%的患者。因此，這一結論并不能從根本上解釋孤獨癥的病因。

　　毋庸置疑，闡明孤獨癥的遺傳病因仍然是當前國際研究的重點，仍然是任重而道遠……

　　據了解，國際上孤獨癥的遺傳學研究已經取得了較大進展。然而我國孤獨癥的研究才剛起步，缺乏基本流行病學資料，尚無臨床診斷標準，流行病學和遺傳病因學研究也只限于小樣本的研究。您能談談國內外孤獨癥的現狀、趨勢、已發現的病因和治療方法嗎？

　　夏昆：孤獨癥的核心癥狀包括社會交往障礙以及狹隘興趣和重復刻板行為，兒童發育早期（一般3歲前）發病并攜帶終生，男性發病率為女性的4~6倍。近年孤獨癥的發病率呈急劇上升趨勢，全球發病率約為1%。孤獨癥的病因目前尚不明確，沒有有效的治療方法，研究提示遺傳和環境或共同影響孤獨癥的發病。據估計孤獨癥的遺傳度高達60%～90%，因此2005年以來孤獨癥的遺傳學研究受到了國內外的高度重視。近十年來，國內外學者結合多種方法進行了大量的遺傳學研究，歐美國家完成了大樣本量的外顯子組測序研究，取得了顯著進展，發現了很多基因突變與孤獨癥相關。而國內孤獨癥研究起步較晚，尚缺少類似的大規模研究。闡明孤獨癥的遺傳結構仍然是當前國際研究的重點。

　　此次課題組通過孤獨癥基因型-表型關聯研究，在中國人群兒童孤獨癥遺傳學研究領域取得的最新成果是什么？與其他針對孤獨癥基因型的研究相比，此次有哪些新的發現呢？

　　夏昆：孤獨癥患兒臨床表現非常復雜，除共有的核心癥狀外，不同患兒還有各種不同類型的特征表型，從而顯著增加了發現孤獨癥遺傳學病因的難度。因此我們開展了基因型-表型關聯研究計劃（Genotype and Phenotype Correlationfor Autism, GPCA），以尋找特異表型與特異基因之間的對應關系，促進孤獨癥風險基因的鑒定。我們的研究發現約4%的患者攜帶29個基因的新發突變，其中以基因SCN2A的新發突變率最高（約1.1%），這是目前在單個基因或變異水平上發現的新發突變頻率最高的基因。與歐美人群患者相比，SCN2A基因的突變表現出明顯的人群差異；同時，我們的研究提示了10余個新的孤獨癥風險基因；研究還通過對20個攜帶有新發突變的孤獨癥家庭進行臨床回訪，發現來自不同家庭的患者伴有不同程度的智力障礙、胃腸道異常和頭圍異常等特殊表型。與其他針對孤獨癥基因型的研究相比，我們的研究發現了更多新的風險基因的相應表型，當然，這些基因突變的患者數目還非常少，后期需要尋找更多相同基因突變的患者進行更詳細的基因型-表型關聯。

　　該研究發現約有4%的中國患者攜帶有新發突變，這些新發突變分布于29個風險基因上，其中以基因SCN2A的新發突變率最高（約1.1%）。這組數據說明了什么？基因SCN2A的新發突變的意義是什么？

　　夏昆：這組數據，一方面說明這些基因是中國人群孤獨癥的高風險基因，僅在29個基因上就發現4%的患者攜帶新發突變，更多的風險基因和更高比例攜帶新發突變的患者將會在更大樣本和更廣泛基因組水平的檢測上被發現；另一方面說明孤獨癥具有高度的遺傳異質性，單個基因或變異只能解釋極小部分的患者。有趣的是，我們發現SCN2A的新發突變率在中國孤獨癥人群中高達1.1%， SCN2A編碼離子通道蛋白，某些針對離子通道開發的神經精神藥物可能對于改善這些患者的臨床癥狀具有一定的作用。這給GPCA研究的臨床轉化賦予了更重要的意義。

　　該項目第一期針對189個國際上已發現的孤獨癥風險基因做了靶向捕獲測序，是否是對西方人群研究的驗證，并試圖發現新的基因？

　　夏昆：這項研究并不是簡單的對西方人群患者風險基因的驗證。只是因為目前尚缺乏中國人群孤獨癥大規模的基因組測序研究，我們主要根據此前西方人群的測序研究所提示的高風險基因，結合其他一些研究以及我們已有的研究基礎，加入了部分尚未被明確提示為孤獨癥的風險基因，希望在鑒定中國人群孤獨癥的遺傳圖譜的同時，能夠鑒定更多新的風險基因。另外一個重要的目的是進行孤獨癥高風險基因的表型研究，希望通過GPCA思路能夠定義更多的孤獨癥臨床亞型。

　　一項高效、快速且成本低廉的研究方法

　　此次孤獨癥基因型-表型關聯研究計劃，運用一種新的高效、快速且成本低廉的靶向捕獲技術——分子倒置探針（Molecular Inversion Probes, Mips）方法。在1543例中國人群孤獨癥患者中完成了針對189個前期研究所提示的孤獨癥風險基因的靶向捕獲測序，這是國內第一次完成的大規模中國人群孤獨癥樣本的候選基因靶向測序。

　　分子倒置探針技術圖示（O’Roak, et al, Science, 2012）

　　此次研究采取了新探測方法——靶向捕獲-分子倒置探針技術，其特點是什么？它和以往其他技術有什么區別呢？

　　夏昆：這個方法的特點是能夠自主設計、靶向捕獲感興趣的特定區間，同時其優點是高效、快捷且價格低廉，非常適用于像我們這樣針對大樣本量的候選基因測序研究。相比其他技術，優勢是該方法所獲得的測序深度較深，數據更可信，同時還可能發現一些其他方法不能檢測到的盲區。但是該方法也有一些固有特性，由于實驗需要經過PCR過程，所以目前對于高GC區間和高度重復序列區間的捕獲效率還有待提高。

　　現有的研究分為兩期，第一期樣本數為1543例，第二期樣本數計劃為3000例，如此規模的樣本是不是在國際上也是首次？為什么要取如此多樣本？

　　夏昆：GPCA是一個長期連續性的研究計劃，目前第二期已經完成和第一期相當的樣本量，總計已經完成了3000多例患者。如此規模的樣本在國際上并不是首次，比如SSC（Simons Simplex Collection）已經完成2500多個孤獨癥家庭外顯子組測序，ASC（Autism Scimplex Collection）也已經完成了4000多例孤獨癥樣本的測序。需要如此多的樣本主要還是因為它的臨床表型和遺傳病因異質性的問題。孤獨癥的這一特點也是我們研究的一個優勢，中國人口基數大，臨床遺傳資源豐富，雖然國內研究起步較晚，但我們相信能夠迎頭趕上，甚至做得更好。

　　與以往的孤獨癥基因研究相比，孤獨癥基因型-表型關聯研究計劃除了具有新技術-靶向捕獲技術，有什么其他優勢和不足？

　　夏昆：該研究針對孤獨癥具有高度臨床和遺傳異質性的特點，針對性地對擁有特定臨床表型或基因型的一批樣本進行研究，以發現其中的關聯。目前的不足是由于國內不同地區對于孤獨癥的臨床診斷水平存在較大的差距和認識，對患者的臨床表型采集存在一定的困難，相當一部分患者家庭由于各種原因不愿配合后期的臨床回訪。我們也在努力解決這一問題，希望后續研究更加順利。