探索中枢神经自身免疫病的精确诊断和治疗

邱 伟

（中山大学附属第三医院神经内科//多发性硬化临床研究中心，广东广州 510630）

中枢神经自身免疫病是自身免疫异常导致神经系统损害的一系列疾病。根据自身免疫应答靶向抗原的不同，中枢神经自身免疫病可分为攻击髓鞘（少突胶质细胞）和星型胶质细胞的特发性炎症性脱髓鞘疾病（idiopathic inflammatory demyelinating disease，IIDD）和攻击神经元的自身免疫性脑炎（Autoimmune encephalitis，AE）。多发性硬化（multiple sclerosis，MS）、视神经脊髓炎谱系疾病（neuromyelitis optica spectrum disorders，NMOSD）、髓鞘少突胶质细胞糖蛋白（myelin oligodendrocyte glycoprotein，MOG）抗体相关疾病（MOG antibody associated diseases，MOGAD）、抗N-甲基-D-天冬氨酸受体（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR）脑炎等是其中较为常见的疾病［1］。这类疾病主要在青壮年人群中发病，临床呈复发性病程，容易遗留神经功能缺损，为个人、家庭和社会都带来沉重负担。目前这类疾病的诊治面临巨大挑战：发病机制不明，临床表现多样，治疗手段单一，患者结局各异，急需寻找早期诊断及早期预测疗效的生物标记物，优化个体治疗方案，开发靶点药物，最终达到精确治疗。

随着大数据人工智能技术、现代遗传技术、分子医学、分子影像、分子诊断等进入临床医学领域，对特定疾病寻找个体化生物标记物，早期筛查，精准诊断及分类，制定具有个性化的疾病预防和治疗方案已成为可能。本文将结合课题组已开展的工作，探讨通过中枢神经自身免疫病的精确诊断和治疗。

1 大数据技术在中枢神经自身免疫病精确诊诊治的应用

大数据技术是精准医疗的基石，倡导精准医学，首先就要求有大量的分析数据。大数据技术是对海量数据进行存储、计算、统计、分析处理的一系列处理手段，它的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。目前，我国临床样本和健康人群的信息收集、临床资料分析、个体化医疗实施等还在完善中，部分制约了精准医疗的应用。例如，我国数据共享机制尚不健全，医疗数据除了“海量、多样化、快速性、价值性”这些大数据共性特征外，还有其自身特点，比处理一般大数据更加复杂。具体到中枢神经自身免疫病而言，我国尚缺乏可靠、精细的流行病学数据，我国幅员辽阔、人口众多，多民族聚居的现状以及缺乏统一的病历登记系统，加大了大数据研究的难度。在具体病种上，例如NMOSD 在亚洲人群发病率明显高于西方人群［1］，国际缺乏NMOSD 的大规模临床研究和相应基础研究；抗NMDAR 脑炎和MOGAD 近年来才被发现，国内外相关研究少，对其了解有限，因此很需要补充包括国人在内的泛亚太地区人群的相关研究，进一步探讨中枢神经自身免疫病，尤其是国人多见的NMOSD、抗NMDAR 脑炎及MOGAD 等特殊疾病的发病机制和治疗策略。

本中心课题组一直在建立、完善中枢神经自身免疫病生物样本库及临床数据库，以实现遗传标记物、生物分子标记物、影像标记物等诊断标记物及治疗方案、疗效等的回顾性分析；同时与粤港澳大湾区及广东省内外多家医院结成联盟单位，共享数据，最终实现多中心、大样本前瞻性临床研究；并建立中枢神经自身免疫病在线注册登记系统，开展流行病学调查，在普通人群中筛选疾病人群和危险因素，进行风险预测，构建疾病进展模型，实现精准预防的目的。

2 精确诊断方法

2.1 探索中枢神经自身免疫病的遗传标志物

中枢神经自身免疫病的发病机制不详，目前倾向于认为是遗传因素和环境因素的复杂相互作用导致，即特定遗传背景下的个体在一定环境因素作用下，启动自身免疫攻击自身抗原所致。

目前认为，与MS 易感性关系最为确切的基因是人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）基因。HLA-DRB1*1501是MS 最主要的易感等位基因，但并非MS 患者所特有，也不足以单独诱发MS，且在一些非高加索人种中，HLA-DRB1*1501与MS 易感性无关［2］；HLA-DRB1*0301和DRB1*0401也被证明是部分高加索人种的易感基因［3］，而DRB1*01、DRB1*04、DRB1*07则被证实在不同人种中多MS 有保护作用［4］。在我国患者中，DRB1*1501增加MS 的易感 性，而HLA-DR9则 是MS 的保护性基因［4］。此外，HLA 基因还可能影响MS 的临床表型，例如HLA-DRB1*0801与MS 起病年龄晚显著相关［5］，HLA-DRB1*1501与脑脊液中的寡克隆区带（oligoclonal bands，OCB）的产生相关［6］，并影响MS 的疾病残疾程度［7］，HLA-DR2基因可能影响MS 中脊髓病灶的形态及分布［8］。此外，多个非HLA基因也与MS 易感性相关，包括IL7R、TYK2、IRF5和APOE基因等［9］。一项对MS家系的研究发现，NR1H3基因突变可直接导致MS的发病［10］。

目前国内外关于NMOSD 遗传因素研究也集中与在免疫相关基因及AQP4基因。我们课题组研究发现，HLA-DPB1*0501是亚洲人群中NMOSD的易感等位基因［11］，而西方报道，HLA-DRB1*03是高加索人种NMOSD易感等位基因［12］。此外，我们课题组报道，AQP4、IL-17、IL-2RA、CD226等基因的单核苷酸多态性与中国南方人群NMOSD 易感相关［13-17］。韩国一项全基因组测序研究发现，CYP7A1基因参与NMOSD 的易感性，对NMOSD 发病起到保护作用［18］。目前我中心正在进行的一项病例-对照全外显子测序研究初发现，NOP16基因与NMOSD 的发病相关。

目前国内外对NMRDAR 脑炎的易感基因研究较少，我课题组近期首次报道，HLA-DRB1*1602可能增加其NMDA 脑炎易感性［19］；此外，MOGAD也与HLA易感基因相关。

不同易感基因或同一基因不同位点提示发病机制的不同，从而导致疾病表型及对治疗反应不同。因此，寻找自身免疫病的易感基因，可以帮助我们在阐明其发病机制的基础上，针对不同发病机制选择个体化治疗方案，达到精确治疗的目的。

2.2 探索中枢神经自身免疫病的生物分子标记物

中枢神经自身免疫病的病因复杂，临床表型多样，缺乏特异性检查指标，早期诊断尤其困难。因此，寻找可靠的生物分子标记物对疾病预测、早期诊断、预后评估和疗效监测有重大意义。

AQP4-IgG 是NMOSD 的经典诊断标记物，在NMOSD 患者中血清阳性率可达90%以上，但其滴度水平与疾病进展和残疾状态并非线性相关，不能预测远期预后［20］，而且免疫抑制剂、大剂量激素、利妥昔单抗、血浆置换等治疗可能影响抗体滴度水平，甚至抗体出现“假阴性”，因此在NMOSD初期检测AQP4-IgG 对NMOSD 的早期诊断极为重要。目前国际较通用的检测方法是基于细胞过表达的免疫荧光法（cell-based assay，CBA）［21］。

OCB 是MS 的经典生物标记物，西方MS 患者阳性率大于95%，对MS 早期诊断十分重要。但亚洲MS 阳性率则显著低于西方，例如日本MS 阳性率31%～91.7%，而近期我课题组联合香港的一项针对南方汉族MS 的研究显示，OCB 阳性率为59.8%。国外研究表明，携带HLA-DRB1*0501等位基因型的MS 患者OCB 阳性率高，而携带HLADRB1*0301、*0404、*0405的阳性率低。OCB 阳性与MS 临床表型、影像表现的相关性尚存争议，我中课题组研究发现，OCB 阳性与发病年龄早相关，而与病程、首次发作症状、MRI 病灶分布、复发率、残疾状态进展等不相关［22］。

髓鞘少突胶质细胞糖蛋白抗体（Myelin oligodendrocyte glycoprotein-IgG，MOG-IgG）是近年来研究热门的一种中枢神经自身免疫病标记物。MOG 是髓鞘蛋白，主要表达在少突胶质细胞和髓鞘表面，它具有抗原性，可诱导自身抗体的产生。我课题组研究显示，大鼠脑实质注射MOG-IgG 可诱导髓鞘损伤，证实其致病性［23］。南方多中心研究显示，血清MOG-IgG 在6%以上的中枢神经自身免疫性病中存在，而MOGAD 在成人（＞14 岁）和儿童（≤14 岁）患者的表型不同：成人以单纯视神经炎常见（占41%），而儿童以急性播散性脑脊髓炎常见（占56%）［24］。对于AQP4-IgG 阴性的NMOSD 患者，检测MOG-IgG 可以协助明确诊断，制定治疗方案，评估预后。

胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）是一种表达在星型胶质细胞内的中间丝蛋白，参与维护血脑屏障、突触可塑性、细胞增殖、调节囊泡及溶酶体在星形细胞内的转运等。血清GFAP 自身免疫性抗体（GFAP-IgG）阳性提示了自身免疫性星形胶质细胞病。这种疾病多发病于40 岁以上，女性稍多于男性，部分患者伴随恶性肿瘤，临床表现包括发热、头痛、脑病、不自主运动、长节段脊髓炎、视神经异常、共济失调等，脑核磁共振（MRI）病灶多见，累及大脑白质、基底节、下丘脑、脑干、小脑、脑膜、脑室甚至颅骨。最特异的MRI 改变是垂直于脑室的脑白质血管样放射样强化。血清GFAP-IgG 阳性对这类疾病的诊断和鉴别诊断十分重要［25］。本课题组近期报道了自身免疫性星形胶质细胞病患者的脑活检标本的病理特点，发现炎症细胞，包括B 细胞、T 细胞、浆细胞和巨噬细胞参与了发病，而脱髓鞘和星型胶质细胞损伤则不一定在病灶中出现［26］。

小分子RNA（MicroRNA，miRNA）是一类由内源基因编码的长度约为22 个核苷酸的非编码单链RNA 分子，在动植物中参与转录后基因表达调控。研究表明［27］，多种miRNA 促进th17 细胞分化加重MS，而miRNA-15b，-20b，-26a，-30a，-132和-146a 对Th17 细胞分化起负向调节作用。MS治疗的药物，如特立氟胺可通过miRNA 起作用，因此miRNA 可作为MS 疗效及其严重程度判断的生物分子标记物，如MS 患者中miR-614，miR-572，miR648，miR-1826，miR-422a，and miR-22 显著上调而miR-1979 显著下调［27］。本课题组初步研究显示，NMOSD 血清miRNA 构成与MS 患者及健康对照有差异，hsa-miR-1223p 和hsa-miR-200a-5p 在NMOSD 急性期显著上调，hsa-miR-122-3p 表达水平与NMOSD 和RRMS 严重程度正相关，因此miRNA 可能可以作为NMOSD 潜在标记物。

神经丝是神经元细胞骨架的成分，轴突损伤后，细胞骨架蛋白，包括神经丝，被释放到细胞外隙，然后进入脑脊液（CSF）及血液，因此神经丝轻链（neurofilament light chain，NfL）成为轴突变性的标记物。NfL 可在MS 患者的活动性病灶、慢性活动性病灶，甚至外观正常的白质部分被检测到，提示神经损伤在疾病的早期即可存在。有钆增强病灶的MS 患者血清NfL 水平显著高于无钆增强病灶数的MS 患者，提示NfL 可作为疾病活动度的标记物。MS 患者治疗后，血清脑脊液NfL 水平显著降低［28］。

本课题组前期研究发现，血清尿酸、胆红素、胱抑素C 等物质水平及糖脂代谢异常均和中枢神经免疫病发病相关［29-34］。代谢组学可以对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析。利用代谢组学技术可以有效分析不同病理状态与其相关的代谢变化，进而深入研究引起这些变化的因素，获得更优秀的生物标记物。因此，未来可针对中枢神经免疫病开展神经递质代谢组学研究，例如下丘脑-垂体-肾上腺轴的损害可能引起多巴胺、5-羟色胺等神经递质代谢的紊乱，从而产生相关症状，寻找特定的神经递质可能作为疾病诊断及治疗的生物标记物。

2.3 探索中枢神经自身免疫病的影像标记物

特异性的影像标记物有助于疾病早期诊断和鉴别诊断，例如课题组前期报道的脊髓“线样征”有助于NMOSD 诊断［35］、特征性双侧丘脑病灶有助于MOGAD 诊断［36］。除了这些传统序列的标记物，新的影像学检测技术可以提供更精确的信息，例如脑容积和脑病灶负荷定量分析，可以精准对皮质和皮质下病灶的体积定量，也可精确测量脑萎缩情况，为评估疾病严重程度、评价预后提供依据；动态对比增强MRI（dynamic contrast enhanced MRI，DCE）可以作为血管通透性和灌注异常的标志物，识别传统轧增强剂所不能识别的强化病灶［37］。随着影像学技术的发展，势必将有更精确的影像标记物出现，为中枢神经自身免疫病早期诊断及病情评估提供帮助。

3 探索精确治疗方法

由于中枢神经自身免疫病目前发病机制不明，临床表现多样，临床转归各异，在了解患者遗传学背景和疾病进展相关的关键生物标志物的基础上，寻找新的治疗靶点，进行个体化治疗，是目前中枢神经自身免疫病治疗的方向。

3.1 急性期治疗

中枢神经自身免疫病急性期治疗方案有限，包括大剂量糖皮质激素冲击、血浆置换、静脉丙球（IVIg），这些治疗是非特异性的，部分患者中疗效有限，费用较高，因此寻找相对特异性的急性期治疗手段十分必要。

近期神经免疫领域出现的免疫吸附治疗，是在血浆置换基础上发展起来的新技术。它使用高度特异性的抗原、抗体获有特定物理化学亲和力的物质与吸附材料结合制成吸附剂，当全血或血浆通过吸附剂，即可选择性获特异性地清除体内的致病因子，从而达到净化血液缓解病情的目的。与传统的血浆置换方法相比，可以根据患者的具体情况，特异性的清除致病抗体、炎症因子等，在急性期治疗中，可以迅速清除循环中致病抗体或循环免疫复合物，控制疾病进展。我课题组正在开展神经免疫病的免疫吸附治疗，初步显示部分常规治疗方案疗效不佳的患者有一定疗效。

3.2 缓解期治疗

除了MS 可选择疾病修饰治疗外，其余中枢神经免疫病仍依赖于激素及广谱免疫抑制剂。本课题组根据对中枢神经自身免疫病发病机制研究的不断深入和治疗方法的日益改进，提出了以下几个新的可能治疗靶点。

3.2.1 肠道菌群与益生菌治疗 课题组前期研究发现，MS 及NMOSD 患者中存在特异性肠道菌群失调，例如NMOSD 患者存在链球菌属的异常升高［38-39］，为益生菌治疗提供了理论依据，目前正在开展益生菌联合治疗MS 和NMOSD 的临床研究。

3.2.2 干细胞治疗 造血干细胞被用于治疗进展型MS 及难治性复发-缓解型MS［40-41］。我课题组也报道使用自体造血干细胞移植治疗难治性NMOSD 的经验［42］，但造血干细胞危险性大、费用高、患者接受度低。骨髓间充质干细胞治疗中枢神经自身免疫病的研究很多来源于动物实验。我课题组研究发现，骨髓间充质干细胞治疗能有效改善实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）小鼠的病残程度及髓鞘脱失［43］，使用间充质干细胞治疗进展型及难治性MS 临床试验正在进行中。此外，神经干细胞、诱导多能干细胞治疗也是治疗难治性中枢神经自身免疫病的新思路。

3.2.3 药物基因组学应用 药物基因组学是研究基因变异所致的不同疾病对药物的不同反应。在中枢神经自身免疫病的治疗中目前应用最为广泛的是硫嘌呤甲基转移酶（TPMT）基因多态性对免疫抑制剂硫唑嘌呤用药安全性的影响。硫唑嘌呤在体内主要经过TPMT 代谢灭活。TPMT 具有基因多态性，基因突变可导致酶活性下降或缺失，我国人群中，90%人群具有高活性TPMT，10%个体为中间活性，约0.3%的个体活性偏低甚至活性缺失，这些极少数TPMT 活性缺失患者即使使用常规剂量的硫唑嘌呤或其它巯基嘌呤类药物，会导致血液毒性，甚至死亡［44］。因此我们建议在使用硫唑嘌呤前常规检测TPMT 基因多态性。随着遗传学检测的不断普及，我们将进一步利用药物基因组学方法探讨不同患者的遗传背景与其对药物治疗反应的关系，最终达到根据个体精确选择治疗方案的目的。

总之，精准医疗包含了精确预防、精确预测、精确诊断、精确治疗等方面。目前，分子生物学、基因组学、蛋白组学、表观遗传学等学科发展迅速，神经免疫疾病的研究应抓住机遇，通过分子生物学、动物学实验及大规模临床研究明确发病机制，以及疾病发生发展中各种组学和信号通路的改变，寻找可用于诊治的分子靶点，完善基于组学的分型方案，最终达到精确诊断和治疗目的。