神经系统遗传性疾病是指由于生殖细胞或受精卵里的遗传物质(染色体或基因)在数量、i结构或功能上发生改变,l使发育的个体出现神经系统缺陷为主要临床表现的疾病。它通常在上、i下代之间按一定方式垂直传递。由亲代传给后代的是遗传物质,l而不是遗传病本身。遗传物质通过生殖细胞传给后代,l后代即按照遗传物质所携带的遗传信息,l在生长、i发育过程中逐渐表达出该遗传信息的性状或临床症状,l这个过程也就是遗传病致病基因的表达过程。神经遗传病不同于先天性疾病,l后者是指出生时就具有的疾病。虽然部分神经遗传病在出生时就显示症状,l如先天愚型;但先天性疾病不一定是遗传病,l如胎儿宫内感染风疹病毒所引起的先天性心脏病,l孕妇服用反应停引起胎儿先天畸形。神经系统遗传性疾病也不同于家族性疾病,l后者是指在一个家庭中不止一个成员患病。虽然显性遗传病常见家族聚集现象,l如腓骨肌萎缩症,l但家族性疾病不一定是遗传病,l若单纯由某种相同的环境因子作用则可引起非遗传性的家族性疾病,l如缺碘引起的家族性甲状腺功能减退症,l维生素A缺乏引起的家族性夜盲症。
【发病概况与人类基因组计划的成果】
神经系统遗传性疾病是人类遗传性疾病的重要组成部分,l在已发现的8587种单基因遗传病(1998年)中,l半数以上累及神经系统。国内神经系统单基因遗传病的患病率为109.3/10万,l其中以遗传性共济失调和进行性肌营养不良症最常见,l而糖、i氨基酸等生化物质代谢障碍的神经系统遗传代谢性疾病则以种类多、i发病率低为特征。神经系统遗传性疾病可在任何年龄发病,l出生后即表现异常的如先天愚型和半乳糖血症,l婴儿期发病的如婴儿型脊肌萎缩症和婴儿型黑矇性痴呆,l儿童期发病的如假肥大型肌营养不良症和结节性硬化症,l少年期发病的如肝豆状核变性、i少年型脊肌萎缩症,l青年期发病的如腓骨肌萎缩症,l成年期发病的如强直性肌营养不良症,l成年后期发病的如遗传性共济失调和Huntington病,l老年期发病的如橄榄桥脑小脑萎缩症。不过,l大多数神经系统遗传性疾病均在30岁以前出现症状。
神经系统遗传性疾病病种繁多,l具有家族性和终生性的特点,l且不少疾病的病因和发病机制尚未阐明,l其致残、i致畸及致愚率很高,l危害极大,l治疗困难。由于近10年来分子遗传学的迅速发展,l尤其是2001年2月15日由美、i英、i日、i法、i德、i中六国国际人类基因组测序联合体发表了人类基因组DNA94%序列草图的分析,l科学家们共同完成的人类基因组30亿碱基对的测序,l弄清了人类3×109个核酸的排列顺序,l极大地推动了人类与医学遗传学的发展,l如已克隆的单基因神经遗传病就达203种,l占各科遗传病的首位。人类基因组测序结果表明,l人类的基因组中只含有3万~4万个编码蛋白质的基因,l仅占人类基因组全序列的1.1%~1.4%,l发现人类基因组中有着1.42百万单核苷酸多态性(single1nucleotide1polymorphism,lSNP)。仅2001年报道应用人类基因组计划的成果,l在神经遗传病方面又克隆鉴定了肢带型肌营养不良症2G型基因、i遗传性运动和感觉神经病基因、i脊髓小脑性共济失调10型基因、i视神经萎缩基因、i巨轴索神经病基因、i全面性癫癎伴热惊厥发作2型基因、i大脑空洞畸形基因等,l占所有新发现基因的1/4。随着人类基因组的多态性序列标志的越来越多的发现,l将大大加快定位克隆(positional1cloning)寻找疾病基因的步伐,l所有单基因病的致病基因必将全部得到鉴定,l进而促进神经系统遗传病的基因功能、i基因产物及基因诊断和治疗等方面研究的突破,l推动神经遗传学的发展。
【神经遗传病分类及遗传方式】
在医学实践中,l神经遗传病学的意义在于病因学上的阐明。神经遗传病的病因是遗传物质的改变,l依据遗传物质改变的不同,l可将神经系统遗传病分为五大类:i①单基因遗传病:i是指单个基因发生碱基替代、i插入、i缺失、i重复或动态突变所引起的疾病。人类体细胞染色体是成对的,l其上的基因也是成对的。在一对同源染色体上,l可以其中一条带有突变基因,l也可以两条染色体上对应位点都是突变基因。单基因遗传病通常呈现特征性的家系传递格局,l符合孟德尔遗传定律,l所以又称为孟德尔病(Mendelian1disorder)。其遗传方式有常染色体显性遗传、i常染色体隐性遗传、iX连锁隐性遗传、iX连锁显性遗传、iY连锁遗传和动态突变性遗传等。常染色体显性遗传病的致病基因位于1~22号染色体上,l杂合子即可发病。累及神经系统的遗传病约一半以上是以这种方式遗传,l如神经纤维瘤病、i结节性硬化症和腓骨肌萎缩症等。常染色体隐性遗传病的突变基因也位于1~22号染色体上,l杂合子不发病,l但为致病基因携带者;纯合子才发病。绝大多数遗传代谢病以这种方式遗传,l如苯丙酮尿症、i肝豆状核变性、i枫糖尿症和有机酸尿症等。X连锁隐性遗传病的致病基因位于X染色体上,l杂合子不发病,l纯合子或半合子发病。纯合子患者很少见,l临床上基本上只有作为半合子的男性患病,l如假肥大型肌营养不良症、i肾上腺白质营养不良症、iMenkes病等。X连锁显性遗传病的致病基因也位于X染色体上,l杂合子和半合子均可发病,l但男性患者的病情一般比女性严重,l如X连锁显性遗传的腓骨肌萎缩症。Y连锁遗传病的致病基因位于Y染色体上,l它将随Y染色体传递,l从男性传给男性,l有致病基因就发病,l呈全男性遗传。动态突变性遗传病是近几年来才认识的一种新的基因突变方式,l致病基因多位于常染色体上,l多为常染色体显性遗传,l致病基因重复顺序的异常扩增(如编码谷氨酰胺的密码CAGCAGCAG异常扩增),l患者出现遗传早现的临床特征,l如脊髓小脑性共济失调、i脆性X染色体综合征、i强直性肌营养不良症等。目前已知的8857种单基因遗传病中,l常染色遗传病占8005种,lX连锁遗传病占495种,lY连锁遗传病占27种,l线粒体遗传病占60种(1998年)。②多基因遗传病:i是指一个以上基因突变的累加效应与环境因素相互作用所致的疾病。多基因遗传病包括一些先天性发育异常和一些常见病,l有家族聚集现象,l但无单基因遗传病那样明确的家系传递规律,l不符合孟德尔遗传。常见的神经系统多基因遗传病有癫癎、i偏头痛、i帕金森病、i老年性痴呆、i神经管缺陷等。尽管神经系统的多基因遗传病的病种远不及单基因遗传病的病种多,l但每种多基因遗传病患者的数量则远远超过单基因遗传病的数量。③线粒体遗传病:i由线粒体DNA上的基因突变所致,l随同线粒体传递,l为母系遗传,l常见病有Leber视神经萎缩、i线粒体肌病、i线粒体脑肌病等。④染色体病:i由染色体数目或结构异常所致,l人类体细胞中有23对染色体,l如果在生殖细胞发生和受精卵早期发育过程中发生差错,l就会产生整条染色体或染色体节段超过或少于二倍数的个体。虽然它们的基因是正常的,l但基因组的平衡被破坏,l故表现为各种先天发育异常。如先天愚型患者的体细胞中多了一个21号染色体,l成为21三体性。染色体病通常不在家系中传递,l但也有可传递的。已知的染色体病有300多种,l出生时该病的发生率为0.7%,l在妊娠最初三个月的自发性流产中,l染色体畸变约占一半。⑤体细胞遗传病:i为体细胞中遗传物质改变所致的疾病。因它是体细胞中遗传物质的改变,l故一般不向后代传递。各种肿瘤的发病都涉及特定组织中的染色体、i癌基因和抑癌基因的变化,l即肿瘤的发生关键在于遗传物质的突变,l故肿瘤是体细胞遗传病,l虽然体细胞遗传病一般不向看代传递,l但癌家族有家族性癌肿的遗传易感性,l如大肠癌。
在临床应用上,l除上述按受累的遗传物质分类外,l还有按受累的解剖部位分类,l如遗传性周围神经病(脑神经和脊神经)、i遗传性脊髓-脑干-小脑系统疾病(遗传性共济失调、i遗传性痉挛性截瘫)、i遗传性锥体外系疾病、i遗传性运动神经元病、i遗传性肌肉疾病、i遗传性神经皮肤综合征等。另外还有按基因型分类,l如脊髓小脑性共济失调1~21型;腓骨肌萎缩症1A、i1B、i1C,l腓骨肌萎缩症2A、i2B、i2C、i2D型等。这是因为它们的临床表现复杂、i疾病亚型之间症状体征互相重叠不易区分,l故用基因型分类法对这类疾病的亚型区分之。
【症状和体征】
神经系统遗传病的临床症状具有多样性,l包括共同性症状、i特征性症状和非特异性症状。①共同性症状,l即很多神经遗传病均具有的临床表现,l如智能发育不全、i痴呆、i行为异常、i语言障碍、i抽搐、i眼球震颤、i不自主运动、i共济失调、i笨拙、i瘫痪、i感觉异常、i肌张力改变和肌肉萎缩等,l还可有面部五官畸形、i脊柱裂、i弓形足、i指趾畸形、i皮肤毛发异常和肝脾肿大等。②特征性症状,l即某些神经遗传病特殊表现,l具有诊断价值或重要提示,l如肝豆状核变性的K-F环、i强直性肌营养不良症的肌强直,l黑矇性痴呆的眼底樱桃红斑、i共济失调毛细血管扩张症的结合膜毛细血管扩张、i结节性硬化症的面部血管纤维瘤等。③非特异性症状,l即其他非神经遗传病也常有的症状,l如肌萎缩、i肌无力、i感觉异常等。
【诊断】
神经系统遗传病的诊断既依赖于病史、i症状、i体征及常规辅助检查,l也有赖于特殊的遗传学诊断手段,l如系谱分析、i染色体检查、iDNA和基因产物分析等,l且后者往往是确诊的关键。临床诊断步骤为:i
1.临床资料的搜集11尤其要注意发病年龄、i性别、i独特的症状和体征。在年龄方面,l虽然大多数神经遗传病在30岁以前发病,l但某些遗传病直到成年后期或老年才出现症状,l如成年发病的Huntington病、i老年期发病的橄榄桥脑小脑萎缩症。在性别方面,lX连锁隐性遗传方式传递的遗传病,l两性发病的差异极大,l如假肥大型肌营养不良症几乎全部男孩发病。在独特的症状体征方面,l要特别重视,l往往是重要的诊断依据,l如皮肤上有多发性神经纤维瘤和牛奶咖啡斑应考虑神经纤维瘤病。有些症状和体征共同发生在一个患者身上,l则需考虑为遗传病。如对患有双下肢肌肉萎缩、i腱反射消失和弓形足的儿童或青少年,l需考虑腓骨肌萎缩症;对表现有怪异面容、i躯体发育障碍、i智力发育不全、i皮纹异常的患儿,l应想及有染色体疾患的可能。
2.系谱分析11可判断是否为遗传病,l并区分是单基因遗传病、i多基因遗传病或线粒体遗传病;根据有无遗传早现现象,l推测是否为动态突变病。遗传病的一个特点是在有血缘关系的个体之间有症状相似、i一定比例的发病,l而在无血缘关系的个体之间,l如配偶、i婶娘、i舅母等虽然属于同一家庭,l但可以无发病者。因此,l如两代以上出现相似病者,l或者同胞中有两个以上在相近年龄发生相似病症应考虑为遗传病。此时,l详细询问家族发病情况并绘成家谱图是其基本工作。通过分析家谱图了解该病的遗传方式及取得某些线索,l有助于该病的诊断。当然,l不少遗传病在家族中只有先证者而没有相似病者,l可能的原因有:i①调查不够深入细致,l以致家谱图的描绘欠精确;②隐性遗传病其父母及同胞是外表正常的杂合子;③显性遗传病的某些家庭成员外显不全,l未引起注意;④某些显性遗传病存在迟发现象,l这些迟发个体在绘制家谱图时被认为是正常个体而影响了分析的准确性;⑤由于基因突变而表现为散发病例。此外,l调查家族史时还应注意某些家系其成员处于共同的环境之下,l因能同时遭受某种损害或食物中缺乏某些成分而出现同样的疾病(家族聚集现象),l这时应排除遗传病。
3.常规辅助检查11包括生化、i电生理、i影像学和病理等,l对诊断和鉴别诊断十分重要。某项检查甚至对某种神经系统遗传病具有确诊价值。在生化检查方面,l因为酶和蛋白质都是基因的直接产物,l基因突变引起的单基因遗传病往往是酶或蛋白质的质或量变异的结果,l故生化检查有时对神经遗传病可确诊,l如假肥大型肌营养不良症的血清肌酸激酶和乳酸脱氢酶;肝豆状核变性的血清铜蓝蛋白、i血清铜和尿铜;Refsum病的血清植烷酸含量,l异染性脑白质营养不良症的硫酸酯酶A活力等。同样,l电生理、i影像学和病理检查有时也是确诊的关键,l如遗传性肌阵挛性癫癎的脑电图和肌电图,l家族性肌萎缩侧索硬化症的肌电图,l结节性硬化症、i脊髓小脑性共济失调和橄榄桥脑小脑萎缩的头颅MRI,l家族性基底节钙化的头颅CT,l假肥大型肌营养不良症、i线粒体脑肌病的肌肉活检,l腓骨肌萎缩症、i淀粉样周围神经病的神经活检等。
4.遗传物质及基因产物的检测 包括染色体数量和结构变化、iDNA分析(即基因诊断)、i基因产物的检测等。由于这些检查直接分析遗传物质本身和基因表达的异常,l故可对疾病进行确诊和预测。常用的检测方法有:i
(1)染色体检查:i又称核型分析,l用高分辨染色体显带技术和染色体原位杂交技术(chromosome1in1situ1hybridization)可查出染色体数目异常和结构畸变,l如染色体数目多于或少于46条,l染色体断裂后造成的缺失、i倒位、i重复和易位等畸变,l而绝大多数的先天愚型是21-三体性所致。染色体检查标本主要取自外周血、i绒毛、i羊水中的脱落细胞、i脐血和皮肤等各种组织。染色体检查主要用于有明显的智力发育不全、i生长迟缓、i体态异常、i外生殖器异常或伴有其他先天畸形者;夫妇之一有染色体异常,l如平衡结构重排、i嵌合体等;出现过染色体异常或先天畸形病例的家庭成员;疑为先天愚型的小孩和双亲;多次流产的妇女及其丈夫;原发性闭经和女性不育症患者;无精子男子和男性不育症患者;两性内外生殖器畸形患者;原因不明的智力低下伴有大耳、i大睾丸和多动症患者;35岁以上高龄孕妇。
(2)基因诊断:i基因诊断是用分子生物学方法在DNA水平或RNA水平对某一基因进行分析,l从而对特定的疾病进行诊断。基因诊断始于1978年,lBotstein发现第一个限制性酶切片段长度多态性(RLFP)并应用于遗传病(镰形红细胞贫血症)的基因诊断,l从而揭开了基因诊断的序幕。基因诊断不仅可以明确指出个体是否患病、i存在的基因缺陷并提示其基因状态,l而且还能对表型正常的携带者、i对某种疾病的易感者做出诊断和预测。与传统诊断方法相比,l基因诊断有以下特点:i对直接病因进行诊断;特异性强,l灵敏度高;适应性强,l诊断范围广;目的基因无组织和发育特异性。
在神经遗传病的临床医学检验中,l基因诊断不仅包括对遗传病进行致病基因的诊断,l明确其定位、i缺陷的类型和程度,l而且还包括对有遗传倾向的疾病进行相关基因的连锁分析以达到诊断、i产前诊断和症状前诊断的目的。另外,l基因诊断还包括对隐性遗传病进行杂合子检测及开展有效的遗传咨询,l这对预防隐性遗传病很重要。而且,l准确的基因诊断也是开展基因治疗的先决条件。过去传统的遗传病学方法是用概率计算的方法来推测遗传病患者的胎儿患相应遗传病的可能性,l但其明显的缺陷是,l如果计算出患该病的风险很大,l也不能断定胎儿出生后肯定会患该病。基因诊断的先进性则在于它的超前性和准确性,l使许多神经遗传病在早期、i症状前和产前能够及时、i准确的发现。
近十几年来,l飞速发展的重组DNA技术给神经遗传病的早期、i症状前和产前诊断带来了福音,l如假肥大型肌营养不良症,l面肩肱型肌营养不良症、i腓骨肌萎缩症、i家族性肌萎缩侧索硬化症、i脊肌萎缩症、i苯丙酮尿症、i肝豆状核变性、i脊髓小脑性共济失调、i遗传性痉挛性截瘫、i神经纤维瘤病、i结节性硬化症等。重组DNA技术不仅极大地丰富了我们对人类遗传病分子病理学的认识,l同时提供了从DNA水平对遗传病进行基因诊断的手段。目前主要的基因诊断方法有:i①限制性酶切片段长度多态性(RFLP)分析。②聚合酶链反应(PCR)。③DNA测序。④DNA芯片(DNA1chip)。
基因诊断的步骤:i不同类型的突变有不同的诊断步骤。突变未知的基因诊断用多态性连锁分析,l突变已知时用直接检测法。典型的连锁分析包括选择将要分析的座位,l确定将应用的分析方法,l选择适用于分析的家系,l对家系各成员进行表型分析,l判断并解释所得的结果。直接检测法是指检测基因的病理性突变。①用DNA直接测序确定核苷酸取代、i缺失或插入造成的点突变。②用Southern印迹杂交法检测基因或基因大片段的缺失、i插入或动态突变。当DNA酶切片段完整缺失时,lSouthern印迹图表现为DNA片段的消失;所检测的DNA片段内部缺失(即两个酶切位点间部分缺失)时,lSouthern印迹图表现为DNA片段长度变小。动态突变的致病等位基因的片段扩展大到超过PCR的扩增能力时,l需用Southern印迹杂交进行检测,l在杂交图上表现为一片增强的杂交信号。③用多重PCR法检测基因或基因DNA小缺失的患者,l其结果是缺失的基因或DNA片段不能扩增,l如假肥大型肌营养不良症。为了排除假阴性,l可在PCR体系中用无关基因座的PCR作为内对照。
(3)基因产物检测:i主要应用免疫技术对已知基因产物的遗传病的蛋白进行分析,l如对假肥大型肌营养不良症患者的肌肉进行免疫染色,l测定肌细胞膜上抗肌萎缩蛋白(dystrophin)含量,l可不依赖于基因诊断而确诊,l因基因缺陷须通过其蛋白产物的异常而致病。除用免疫荧光外,l还可用蛋白印迹法(Western1blot)进行基因产物的定量分析,l检测基因产物的质和量。
【预防】
目前神经系统遗传病治疗方法不多,l疗效小满意,l大多数遗传病甚至无有效的治疗方法,l故预防工作显得特别重要。预防措施包括:i①适龄结婚与生育,l据统计,l35岁以上的初产妇出生先天愚型的几率比适龄产妇高5倍,l这是由于高龄初产妇的卵细胞在母体内的时间较长,l受各种因素的影响机会多,l在其减数分裂中较易产生染色体不分离,l因而生出染色体异常的婴儿也相对较多。②避免近亲结婚,l常染色体隐性遗传病是在具有相同致病基因的携带者婚配后的子女中出现的,l近亲之间有较多的相同基因,l如表兄妹之间的基因就有1/8是相同的。因此,l表兄妹婚配所生的子女患遗传病的可能性就比随机婚配者显著增高,l如黑曚性痴呆在随机婚配出生的几率为1:i31万,l表兄妹婚配则为1:i8600,l增加了35.7倍。③携带者检测,l致病基因携带者的外表往往正常但带有隐性致病基因(杂合子)。一般群体中,l症状明显的遗传病者数量不多,l但携带者则多得多,l如苯丙酮尿症在群体中的发病率为1/万,l而携带者的频率为1/50。由于携带者能传递遗传病给后代,l故检出携带者对预防遗传病非常重要。常用的检测方法有家系谱分析、i生化检测(如假肥大型肌营养不良症携带者的血清肌酸激酶升高)、i药物或食物负荷试验(如口服青霉胺测定尿铜以检测肝豆状核变性携带者)、i电生理检查(如脑电图检查遗传性肌阵挛性癫癎携带者,l神经传导速度测定检测腓骨肌萎缩症携带者)、i基因诊断致病基因携带者。④遗传咨询,l对患者或亲属提出的遗传问题给予指导。首先应确定是否是遗传病,l然后根据该病的遗传方式初步提供预期的危险率。如假肥大型肌营养不良症为X连锁隐性遗传,l女性携带者与正常男性结婚后,l其子代的男孩有1/2的发病几率,l女孩有1/2为携带者。⑤产前诊断,l通过对孕期胎儿性别和健康状况的检测,l防止有遗传病的患儿出生。检测方法有直接针对胎儿本身的检测,l如胎儿绒毛、i羊膜腔穿刺、i脐带血、i胎儿镜、i超声波、i胎儿超声心动图、iX线(发现无脑儿和脑积水)等,l在基因水平、i酶水平、i代谢水平、i细胞学水平及肉眼水平对遗传病进行产前诊断;亦可测定母亲的血和尿标本,l间接反映胎儿的情况。近来有从孕妇外周血分离胎儿有核红细胞进行产前诊断,l可保证胎儿的安全。⑥对已确定为遗传病的胎儿进行人工流产防止患儿出生。
【治疗】
虽然神经系统遗传病治疗困难,l无有效的治疗方法,l但随着医学的发展,l能够医治的遗传病越来越多,l如能早期诊断,l及时治疗,l可使症状明显缓解。如苯丙酮尿症在病情早期限制苯丙胺酸食物,l或用低苯丙胺酸水解乳蛋白或奶粉,l或苯丙氨酸降氨酶治疗,l可取得很好的疗效;又如青霉胺等螯合剂去除患者体内细胞中堆积的铜离子治疗肝豆状核变性;还有半乳糖血症、iRefsum病、i糖原累积病、i枫糖尿症、i甘氨酸尿症等的早期治疗均有良好的疗效。一般来讲,l神经遗传病的治疗包括:i①手术治疗,l当遗传病已发展到各种临床症状都已显现时,l尤其是器官组织已出现了损伤,l应用外科手术对病损器官进行切除、i修补或替换,l可有效地改善某些遗传病的症状,l减轻病痛。如对畸形者用手术矫正,l手术切除有严重压迫症状的神经纤维瘤病患者的肿瘤,l肝移植治疗神经鞘磷脂贮积症,l骨髓移植治疗地中海贫血等。②药物治疗,l其原则是“补其所缺、i去其所余、i对症处理”。实施过程可分为产前、i症状前和现症患者的治疗。对确诊为维生素B2依赖型癫癎的胎儿,l给孕妇服用维生素B2,l胎儿出生后可不出现癫癎;对有先天性非溶血性黄疸Ⅱ型(AR)胎儿的孕妇,l分娩前给予服用苯巴比妥可防止患儿发病。症状前治疗包括对苯丙酮尿症、i枫糖尿症、i同型胱氨酸血症、i半乳糖血症等到通过新生儿筛查在症状前作出诊断并及时治疗,l可获得很佳的疗效。现症患者的治疗包括激素替代、i补充机体必需的代谢产物、i去除机体过多的代谢产物、i血浆置换去除血液中的有毒物质、i苯巴比妥诱导肝细胞滑面内质网合成葡萄糖醛酸尿苷转移酶(治疗非溶血性高胆红素Ⅰ型患者因胆红素在血中滞留而引起黄疸和消化不良等症状)、i给脑苷脂病(Gaucher病)患者注射β-葡萄糖苷酶制剂以降低肝和血液中的脑苷脂而使症状缓解、i补充维生素B6治疗婴儿痉挛症、i补充叶酸治疗同型胱氨酸血症、i用抗癎药治疗癫癎发作等。③饮食治疗,l原则是“禁其所忌”,l就是治疗那些因反应底物或前驱物在体内的堆积而发病者。按不同疾病制定不同的食潜,l限制底物或前驱物的摄入量,l如苯丙酮尿症就必须将饮食中的苯丙氨酸尽量减少,l特殊配制低或无苯丙氨酸奶粉来获取足够的生长所需的蛋白质;Refsum病的患者应采用低植烷酸或低植醇饮食,l即减少进食含叶绿素的水果、i蔬菜,l严格控制肉类及乳类中脂肪的摄入。除给特殊食物外,l还应减少患者所忌物的吸收,l如给苯丙酮尿症患者服用苯丙氨酸水解酶胶囊,l在肠道内释放出所含的酶,l将苯丙氨酸转化成苯丙烯酸,l以减少肠道内的苯丙氨酸。④基因治疗,l基因治疗(gene1therapy)是指应用基因工程技术来修复、i更换或增补患者细胞中的缺陷基因,l使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的。基因治疗包括基因修正(gene1correction,l即定点导入外源正常基因来代替有缺陷的基因)和基因添加(gene1augmentation,l即非定点导入外源正常基因,l而没有去除或修复有缺陷的基因)。基因治疗的目标一是治疗体细胞中的基因缺陷,l使患者的症状消失或得到缓解,l但这种有害基因仍能传给后代;二是治疗生殖细胞中的基因缺陷,l这是根治遗传病的方法,l使其有害基因不再在人群中散布。近年来,l体细胞的基因治疗有突破性进展,l1996年全世界有232个基因治疗方案推出,l有的已经取得了初步成果。且新的基因治疗方案还在不断涌现,l如反义核苷酸和“自杀基因”等新方法在遗传病和肿瘤中的应用,l为基因治疗开辟了又一崭新的领域。
由于基因修正和生殖细胞基因治疗的难度大,l成功率低,l所以优先考虑基因添加和体细胞的基因治疗。国际上确定了血友病、i地中海贫血等8个方面的遗传病作为基因的首选对象,l从而确定了优先转移到人体组织中的基因。外源基因(目的基因)安全而有效的导入靶细胞中和高效正确的表达是基因治疗的两大关键。目前有五类技术用于目的基因的转移:i①物理方法,l包括显微注射目的基因人靶细胞的直接注射法;电流击穿靶细胞膜使其对DNA通透性增加而目的基因易于导入的电穿孔法;亚微粒钨和金吸附目的基因的微粒子轰击法等。②化学方法,l用磷酸钙沉淀改变细胞膜的通透性,l以加强细胞从培养液中吸取目的基因。③膜融合法,l利用人工脂质体或红细胞影泡、i微细胞、i原生质球等通过与靶细胞融合或直接注射到病灶区。④受体载导法,l将含有目的基因的重组质粒与细胞表面的某些受体形成复合物,l通过细胞胞饮作用来转移目的基因。这是一有前景的方法。⑤病毒转移法,l以病毒作为目的基因的载体,l是当今最有效的转移目的基因的方法。能够用作载体的病毒有SV40、i牛乳头状病毒、i鼠猴疱疹病毒、i单纯疱疹病毒Ⅰ型、i巨细胞病毒、i腺相关病毒、i腺病毒等DNA病毒和反转录病毒(RNA病毒)。反转录病毒最常用,l它具有转染率高、i表达量大和宿主范围广三大优点。缺点是其容量小,l仅能插入7kb以下的目的基因片段。腺病毒的特点是容量大。
基因治疗已小心翼翼地进入了临床应用研究。1990年7月31日,l美国Anderson等提出的腺苷酸脱氨酶(ADA)缺乏症的临床基因治疗实施方案得到了美国国家卫生研究院(NIH)重组DNA咨询委员会(RAC)的批准。ADA缺乏症是常染色体隐性遗传的致死性疾病,l患者由于ADA缺乏,l导致脱氨腺苷增多,l改变了甲基化能力而产生毒性效应,l使淋巴细胞受损易发生反复感染。以往只依靠骨髓移植和牛的ADA混合物进行治疗。由于骨髓移植只有1/3的患者能找到合适的供体,l牛的ADA治疗也只能得到部分缓解,l故患者一直得不到有效的治疗。被批准的方案主要为分离ADA患者外周血T淋巴细胞,l在体外培养后用抗CD3的单克隆抗体OKT3和T细胞生长因子——白细胞介素2(IL-2)刺激它生长,l一旦T淋巴细胞分裂就用含有正常ADA基因的反转录病毒载体LASN导入这种细胞,l然后输回患者,l用正常的ADA基因代替有缺陷的ADA基因,l实现基因治疗。这个方案分别于1990年和1991年在4岁和9岁的两个ADA缺乏症女孩身上实施。第一个患者在10.5个月内接受了7次基因治疗,l约每隔1~2个月一次的治疗后,l可见到她的外周血中经基因纠正的T细胞数量明显增加,l症状改善。第二个女孩接受了11次基因治疗。基因治疗后这两名患者未见明显的副作用,l导入的正常的ADA基因已表达,lADA水平由原来的相当于正常人的1%提高到25%。患者由原来行动困难,l现已能上学。平均感染次数不比正常人多。这一实例提示了遗传病的基因治疗首次在体内获得了成功,l说明这个基因治疗方案是可行的。
在我国,l复旦大学遗传所薛京伦等应用反转录病毒载体转移Ⅸ因子基因的cDNA到培养的中国仓鼠细胞(CHO)中,l得到较好表达。随后又将该基因转移至血友病B患者皮肤的成纤维细胞中,l产生了高滴度有凝血活性的Ⅸ因子蛋白。1991年他们又通过上述方法将Ⅸ因子导入两名血友病患者体外培养的皮肤成纤维细胞中,l然后回植入患者皮下,l已检测到导入体内的Ⅸ因子基因表达产物,l凝血因子Ⅸ的浓度上升到正常人的5%,l患者的症状亦有明显改善。
但是,l基因治疗的临床应用还存在很多问题,l如导入基因持续表达的时间不长,l因外周血的淋巴细胞和皮肤成纤维细胞都有一定的寿命限制;导入基因表达的效率不高;再有就是安全性和伦理问题还没很好的解决。因此,l基因治疗不宜上得过快。虽然基因治疗离临床应用还有不短的距离,l但毫无疑问,l基因治疗是对传统治疗的一种挑战,l它具有巨大的、i诱人的前景。随着人类基因组计划的完成、i分子遗传学的发展和神经系统遗传病的病因和发病机制的阐明,l预期在不久的将来,l基因治疗会对人类疾病的治疗做出不可代替的贡献,l为人类健康带来福音。