精准医学在癫痫诊疗中的临床应用进展

(山东大学齐鲁医院神经内科，山东 济南 250000)

精准医学是指在大样本研究获得疾病分子机制的知识体系基础上，以生物医学，特别是基因组学数据为依据，根据病人个体在基因型、表型、环境和生活方式等各方面的特异性，应用现代遗传学、分子影像学、生物信息学和临床医学等方法和手段，制定个体化精准预防、精准诊断和精准治疗的方案。2015年1月，美国总统奥巴马提出了“精准医疗计划”。精准医学被认为是预防疾病、促进健康和治疗疾病的创新方法。精准医学以预防为主，将基础科学、诊断检验、循证医学与复杂疾病的个体化教育、咨询及管理整合。癫痫是一种脑部疾患，其特点是持续存在能产生癫痫发作的脑部持久性改变，并出现相应的神经生物学、认知、心理学以及社会学等方面问题。根据流行病学调查，全球约有7 000万癫痫病人，且其患病率逐年升高，对个人、家庭、社会造成极大的危害和影响[1]。癫痫按病因分为原发性癫痫和继发性癫痫，原发性癫痫的病因至今不明，其与遗传有密切关系，据统计约 70%的癫痫病人受遗传因素的影响[2]。癫痫的精准医学是指以癫痫病人的基因组数据为基础，结合分子生物学信息，将大量、多变的数据存储下来，再依据数据挖掘和分析，将这些数据进行整合构建大数据平台，在该平台对癫痫病人进行诊断和治疗，并制定具有个性化的治疗方案[3]。

1 癫痫的精准诊断

基因测序技术的快速发展，极大地促进了癫痫致病基因的发现。目前确认的遗传性癫痫的致病基因绝大多数是编码离子通道或其辅助亚基的基因。KCNQ2与KCNQ3分别编码电压门控的KV7.2和KV7.3通道，产生缓慢激活的钾电流(称之为M电流)[4]。KCNQ2以及KCNQ3基因已经被确定是良性家族性新生儿惊厥(BFNS)的致病基因[5]。KCNT1基因编码钠激活钾离子通道Slack，该基因突变与婴儿恶性游走性部分性癫痫(MPSI)有一定的关系[6]。人类电压门控钠离子通道由一个α亚基和一个或者多个β亚基组成。α亚基是由9种基因编码组成：SCN1A～SCN11A(SCN6A和SCN7A代表同一基因，编码非电压门控钠离子通道)，编码Nav1.1～Nav1.9[7]。SCN1A编码 Nav1.1亚单位，其突变与全面性癫痫伴热性惊厥附加症(GEFS+)以及Dravet综合征等有关[8]。SCN2A编码 Nav1.2亚基，其突变见于BFNS以及Dravet综合征等[9]。SCN1A以及SCN2A共同突变可导致GEFS+[10]。HOLLAND等[11]报道了1例SCN3A突变的部分性发作癫痫病人。SCN1B编码电压门控钠离子通道的β1亚单位，在GEFS+家系中发现有SCN1B基因突变。钙离子通道是最早发现与失神癫痫有关的离子通道，与癫痫相关的主要为电压依赖性钙通道。CACNA1G、CACNA1H以及CACNA1I基因分别编码Cav3.1、Cav3.2 和 Cav3.3。现已经明确CACNA1A(Cav2.1)和 CACNA1H(Cav3.2)突变具有致病性，与之相关的疾病是遗传性全面性癫痫和儿童失神癫痫[12]。

除了上述离子通道基因突变外，新近研究发现，伴有神经发育异常的癫痫患儿中存在许多非离子通道基因突变。早发癫痫性脑病(EOEE)以严重的癫痫发作及永久性的神经功能损伤为特点，是发育障碍性疾病，具有异质性。氨基甲基转移酶(AMT)、甘氨酸脱羧酶(GLDC)、裂解酶(GCSH)、ARX、类细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶5(CDKL5)、谷氨酸盐转运体1(SLC25A22)以及突触融合蛋白结合蛋白STXBP1基因突变在早发癫痫性脑病的病人中均有报道[13]。此外，许多表现为癫痫发作的遗传代谢疾病也明确存在基因突变。线粒体脑肌病伴乳酸血症和卒中样发作(MELAS)病人是A3243G点突变所致；对肌阵挛癫痫伴肌肉破碎红纤维综合征(MERRF综合征)病人基因检测可见8344或8356核苷酸点突变；唾液酸沉积症病人存在NEU1基因突变等。

基因组测序的快速发展，使研究人员对基因组有更加全面的了解，从而能够专注于罕见的变异性癫痫的研究。对癫痫病人进行相关癫痫基因测序或全基因组测序能够协助病因诊断。

2 癫痫的精准治疗

尽管目前有各种结构和作用机制的抗癫痫药物，但仍有许多病人没有实现完全控制。癫痫的治疗指南为我们提供了基于不同癫痫分类的一线和二线用药原则，但是大多数新药物的添加对治疗的价值有限。这种情况可能推动针对癫痫病人的个体化治疗的发展。

目前已经明确的精准药物的治疗包括谷氨酸缺乏症病人的生酮的饮食治疗；KCNQ2、SCN2A以及SCN8A突变病人的钠通道阻滞剂治疗以及TSC1、TSC2基因突变所致结节性硬化病人mTOR抑制剂依维莫司治疗；吡哆醇依赖性癫痫病人补充维生素B6治疗等[14]。

癫痫的长期治疗给病人带来经济和身心的双重负担。一些病人会在癫痫发作控制后选择停药，而停药却常常导致癫痫的复发。然而，目前尚无临床指南可以明确指导应如何停药。研究表明，不同的基因突变会导致预后不同，可以指导癫痫药物是否停用。KCNQ2或KCNQ3突变所致BFNS病人具有良好的预后，大多数病人成年后癫痫发作能完全控制，因此早期减药或者停药是可行的。SCN2A错义突变所致的良性家族性新生儿婴儿惊厥(BFNIS)预后良好，也可实现早期停药，但SCN2A无义突变所致BFNIS预后较差，需谨慎停药。PRRT2基因突变所致良性家族性婴儿惊厥(BFIS)预后良好[15]。SCN1A突变所致Dravet综合征预后较差，对药物反应差，但CHIRON等[16]报道司替戊醇对其具有良好的疗效。

大多数癫痫病人都能通过服用抗癫痫药物实现无癫痫发作。然而，大约30%的病人存在药物抵抗，即使多种药物最大剂量联合治疗，仍然会有癫痫发作。

病人对药物的反应受多种因素影响：①癫痫本身的病理生理学；②药效动力学；③药代动力学，即药物的吸收、分布、代谢及清除等。

药物在胃肠道的吸收是肠黏膜细胞吸收和排除作用的结果。多项研究发现，抗癫痫药物的血药浓度与ABCB1基因的多态性(C1236T、G2677T/A、C3435T)有关。C3435T突变与苯妥英钠血药浓度低有关[17]，C3435T和G2677T/A突变与卡马西平低血药浓度有关[18]，以及拉莫三嗪的低血药浓度与C1236T突变有关[19]。p-糖蛋白是由多耐药基因(MDR)所编码的ATP结合跨膜糖蛋白，能将药物主动转运出细胞。p-糖蛋白在血脑屏障上的表达增多，限制了抗癫痫药物进入脑实质，使脑内有效治疗量减少，最终导致药物抵抗的发生[20]。与抗癫痫药物代谢相关的酶主要是细胞色素酶P450(CYP)，包括CYP2C9以及CYP2C19。苯妥英钠大部分是由CYP2C9代谢，少部分由CYP2C19代谢。对台湾、马来西亚等地的研究发现，CYP2C9*3等位基因突变与苯妥英钠引起的严重皮肤改变有关[20]。丙戊酸的代谢与多种CYP有关，在药物副作用的产生机制中发挥重要作用。CYP2C9*2与CYP2C9*3基因突变致使CYP对肝脏毒性代谢产物的有效代谢率明显减低，因而产生严重的肝脏损伤。

3 癫痫的精准预防

癫痫治疗的主要目的是在没有不良作用影响生活质量的情况下实现无癫痫发作。大约2/3的癫痫病病人在合理的抗癫痫药物作用下可实现无癫痫发作，但个人对药物的反应及出现不良反应的易感性有很大的不同。

除上述提到的与药物代谢有关的严重副作用外，HLA等位基因的突变与卡马西平及其他药物引起的皮肤过敏反应有关。HLA-B*15∶02与卡马西平引起的Stevens-Johnson综合征(SJS)以及中毒性表皮坏死松解症(TEN)密切相关[21]。携带HLA-A*31∶01等位基因的病人，服用卡马西平引起的特异性反应即药物超敏反应综合征(DRESS)、皮肤斑丘疹、SJS、TEN等的风险增加[22]。有文献报道HLAB*15∶08、HLA-B*15∶11、HLA-B*15∶18、HLA-B*40∶01、HLA-B*07∶02、HLAB*58∶01、HLA-A*33∶03及HLA-DRB1*03∶01均与卡马西平引起的SJS及TEN相关[23]。

到目前为止，大多数癫痫药物基因组学研究都集中在寻找药物治疗反应或不良反应的预测因子方面。利用基因测序的方法判断药物是否有效以及判断其潜在的毒副作用，以便医生随时调整治疗方案。这样不仅可以提高治疗效率，还可以降低病人痛苦程度，减轻经济负担。

4 总结与展望

癫痫是一种复杂、多样性的疾病，表型多样，在遗传上具有异质性，需要发展个性化的药物治疗方法。这不仅基于基因组检测，还需要将临床检查，包括脑电图和影像学等检查，及基因组学和其他的分子组学方法整合[24]。本文所提精准医学在癫痫的应用说明，精准医学可能会改变癫痫的临床治疗，这样将建立一个癫痫治疗的新模式。虽然这个新生领域已经有许多成功的遗传学指导治疗的例子，但癫痫的精确医学发展仍需要广泛的工具、技术和方法的支持。癫痫系统精准医学的深入研究需要从以下几个方面着手:①收集并研究大量具有特征性基因型和表型的癫痫病人；②对每一种癫痫基因突变进行标准化功能分析，解读病人及对照者的突变、有关突变频率信息及突变类型，并将这些信息进行整合；③一旦确定新的靶向治疗方案时，需启动设计好的临床试验。要实现这些目标，就需要建立多中心协作研究小组，将临床、遗传和生物医学各专业研究人员结合在一起。