单基因遗传性心血管疾病基因诊断与精准治疗可靠、可行、可用

摘 要

 

  据大多数单基因遗传性心血管疾病患病率推测,我国有4 000余万人是其遗传受累者。随着遗传与基因组学的进展,308种罕见心血管疾病中约2/3已经找到致病基因,可供临床诊断及家系级联筛查。某些单基因遗传性心血管疾病,如长QT综合征、单基因高血压、主动脉疾病等,可以进行精准诊断、精准治疗和精准预防。由于该领域进展迅速,我国心血管界同仁知识储备需要加强。同时,单基因遗传性心血管疾病基因诊断还面临诸多挑战,需要不断学习、实践和提高。

 

正 文

 

  近30年来,心血管疾病相关基因领域的发展有3个重要的里程碑:第一,20世纪90年代早期至中期,从发现单基因遗传性心血管疾病开始,至今在308种罕见心血管疾病中[1],超过2/3已经找到致病基因,商业性基因诊断方法遍地开花,已经影响并且正在改变单基因遗传性心血管疾病的诊断和危险分层。某些单基因遗传性心血管疾病的精准治疗、精准预防和精准预后预测初见端倪[2]。第二,2001年第一条全长人类基因组序列释放之后,发现了许多冠心病等复杂心血管疾病的易感基因变异遗传风险积分以及可解释药物反应个体差异的遗传变异[3,4]。第三,2015年1月美国时任总统奥巴马在国情咨文报告中宣布启动精准医学项目,全球对遗传与精准基因组学的兴趣得到强化。

 

  基因与基因组学指导的临床与基础研究项目如雨后春笋蓬勃开展。单基因遗传性心血管疾病的基因诊断、多基因心血管疾病遗传风险积分和发病风险预测以及药物基因组学检测预测药物反应这3方面基本上反映了目前心血管领域基因检测的全景,影响着心血管疾病的诊断、危险分层与治疗[2]。

 

  尽管心血管疾病的诊疗可从基因与基因组学研究中获益,但受到诸多因素的影响。如基因组学创新发现的节奏极快以致临床转化常跟不上,基因组医学知识积累与教育间存在较大落差,基因组学指导的临床随机对照试验数据匮乏等。总之,心血管医生对于基因组学与遗传学的知识储备不足,制定高质量基因组学、遗传学专业知识指导的指南显得力不从心。

 

  然而,我国有这样一批人,他们是从事心血管疾病遗传与基因组学研究与临床实践的心血管专业医生和科研工作者,他们不畏艰难,经过近2年的努力,整合了国内外关于心血管疾病遗传与基因组学的研究进展并结合临床经验达成共识——单基因遗传性心血管疾病基因与基因组学研究进展最大、结果最可靠,可为临床诊断、危险分层、预后评估,甚至精准治疗和精准预防提供科学依据,作为临床工具可能改善患者的治疗与病程。本着这一初心,他们竭尽所能制定了《单基因遗传性心血管疾病基因诊断指南》[2],期待与业界同仁共享理论,共同在临床实践中推广,把科技进步带来的曙光和希望送给患者。但该领域日新月异,指南存有缺憾在所难免。我们一直秉承终生学习的理念不断迎接新的挑战。

 

  传统心血管疾病病因学复杂、负担重,对于心血管疾病的临床处理,临床医生强调循证医学,对基因组医学语言不熟悉、不适应。为了提高对于单基因遗传性心血管疾病临床个体化处理水平,推广基因组学指导的诊疗方案势在必行。但本指南的推广仍然具有挑战性,主要问题包括:(1)临床使用不足,未能利用已经成熟的基因检测解决应该解决的问题;(2)过度与不恰当使用基因检测,如临床表型资料不准确、基因检测项目选择不当、错误解释结果等。为了帮助医生解决上述问题,本指南简要指出了单基因遗传性心血管疾病基因检测的常见指征、预期结果以及基因检测结果的解释策略。

 

  目前,业界普遍接受的心血管基因检测Ⅰ类推荐的临床指征有2条:(1)先证者临床高度怀疑单基因遗传性心血管疾病,基因检测有助于诊断或确诊。(2)先证者致病基因确定后,在亲属(特别是一级亲属)中筛查是否携带特异的致病基因变异。符合其中1条即可申请基因检测[5]。

 

  为了更好地推行《单基因遗传性心血管疾病基因诊断指南》,就以下常见问题进行讨论。

 

  第一、单基因遗传性心血管疾病存在不完全外显率(致病基因携带者出现临床表型的比率并非100%)及表达性变异(致病基因携带者出现临床表型的年龄、临床表现轻重及预后存在差异)。很多单基因遗传性心血管疾病致病基因具有明显的背景遗传变异噪音。因此,诊断性基因检测属概率性诊断,不是二元性(是或不是)/决定性诊断[6,7,8]。

 

  第二、应避免或减少背景遗传噪音的干扰。研究发现,正常人群存在致病基因的高频变异会干扰结果,这一现象被称为遗传背景噪音。遇到此类情况需要利用大的基因组学数据库,如Exome Aggregation Consortium全外显子聚集联盟数据库(ExAC,地址:www.exac.broadinstitute.org,储存了61 486个互不相干个体的DNA序列)认真进行鉴别其是致病性变异还是遗传背景噪音。

 

  第三、"千篇一律"的思维不适合临床诊疗,也不适合基因检测。基因检测能否成功,主要受两种因素影响:(1)高度依赖疾病概率(基因检测之前患者临床表型/诊断的强度);(2)特异致病基因检测的基因量度,包括基因的长度、GC含量、转录时间等诊断阳性率、信噪比。临床表型弱或不明确则诊断阳性率下降,而信噪比高则诊断的假阳性率高。

 

  申请基因检测前,应进行全面临床评估,包括但不限于心血管专业医生采集的详细的家族史,尽可能在具有遗传知识的心血管或遗传学专业医生的指导下申请、解释、交流检测结果[9]。

 

  第四、如何度过"遗传炼狱(genetic purgatory)时段"?基因检测结果中有不少报告的DNA变异属意义未定变异(VUS),医生、患者及其家属均因基因检测结果意义未定而处于无从下手的煎熬与痛苦中,该变异是病理性变异或是无义变异的几率相同,这使得我们处于两难境地,基因变异未确定意义之前的时段称之为"遗传炼狱时段"。这种情况既不能根据VUS申请家系级联基因筛查,也不能采取临床行动。接到此类报告,应定期检索文献,根据临床、分子或计算机数据,缜密重新分析VUS的意义,根据美国医学遗传学与基因组学学院(ACMG)的DNA变异致病性变标准,上调为致病变异或下调为良性变异[10]。

 

  第五、精准诊断、精准治疗、精准预防。目前尚缺乏改善单基因心肌病预后的特殊治疗,这限制了基因检测在心肌病诊断、预后及危险分层中的应用。心肌病基因检测被推荐用于致心律失常性右心室心肌病、扩张型心肌病、左心室致密化不全及限制性心肌病先证者的诊断及存在发病风险亲属的级联检测。一旦在先证者中找到致病基因,则家系级联筛查在所有遗传性心肌病中均为Ⅰ类推荐。而由于这些疾病的遗传复杂性,评价罕见变异的致病性仍然面临诸多挑战,而且目前临床有用的基因型-表型关联证据较少,先证者Ⅰ类推荐的诊断性基因检测仅限于肥厚型心肌病或扩张型心肌病伴有严重心脏传导疾病的患者[5]。但是,在某些临床情况下,基因检测对疑诊心肌病的患者具有直接或即刻诊疗意义。如有人群研究发现,肥厚型心肌病拟表型疾病Fabry病,溶酶体病约占3%的家族性肥厚型心肌病[11],确诊后可以启动酶替代治疗。此外,扩张型心肌病患者携带LMNA-编码核纤层蛋白A/C突变或DES-编码的结蛋白(肌间线蛋白)突变,则心脏传导疾病和/或恶性心律不齐/心脏性猝死风险较高,基因检测可帮助医生决定是否安装植入型心律转复除颤器(ICD)进行一级预防[12,13,14]。

 

  尽管肥厚型心肌病基因特异的基因型-表型关联或突变特异的基因型-表型关联研究较少,但仍有很多研究发现,与基因检测阴性的患者比较,阳性的患者临床表型重,如确诊年龄较轻、进展为纽约心脏协会心功能Ⅲ/Ⅳ级心力衰竭的风险较大、心律失常/心血管死亡风险较高。与携带细肌丝基因变异(ACTC1、TNNI3、TNNT2、TPM1)的肥厚型心肌病患者比较,粗肌丝基因变异(MYH7、MYBPC3)导致的肥厚型心肌病患者心脏肥厚较为严重、左心室流出道梗阻的比率较高、进展为纽约心脏协会心功能Ⅲ/Ⅳ级心力衰竭的风险较大[2]。

 

  第六、单基因遗传性心血管疾病的寡基因模式。5%~10%的肥厚型心肌病和致心律失常性右心室心肌病患者携带1个以上致病变异(相同或不同基因),导致所谓的复合突变或双基因杂合突变,临床表型比较严重,这与近期大规模外显子测序研究发现相符,遗传性心肌病基因型-表型不一致。提示很多既往认为致病的心肌病易感基因的遗传变异,可能仅为疾病修饰基因;经典的单基因/孟德尔常染色体显性遗传模式可能过于简单化,特别是相当多致心律失常性右心室心肌病患者携带超过1个推定的致病基因[15,16,17,18,19]。

 

  上述结果提示单基因疾病存在寡基因模式,即需要编码相同功能单位,如桥粒或肌小节的基因中2个或更多变异共同作用导致单基因疾病临床表型。寡基因模式是否为单基因遗传性心血管疾病的发病机制之一,尚需验证[16,17]。

 

  第七、离子通道病。指一组临床表型与遗传变异均呈多样性的遗传性心律失常综合征,包括Brugada综合征、儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速(CPVT)、长QT综合征(LQTS)、短QT综合征和早期复极综合征等。编码心脏关键离子通道大分子复合物或细胞内关键钙处理蛋白的基因变异是其致病变异。离子通道病患者心脏解剖结构大多正常,但是容易发生心律失常性晕厥、心脏性猝死风险高。心律学会(HRS)/欧洲心律协会(EHRA)将心脏离子通道病遗传诊断作为Ⅰ类推荐,其中LQTS是单基因疾病,是遗传与基因组学指导的危险分层、精准治疗、精准预防的典范。

 

  目前已发现至少17个致病基因导致LQTS,其中LQTS1(35%)、LQTS2(30%)和LQTS3(10%)3个亚型约占总LQTS的75%。即使如此,LQTS1、2、3型中存在相当客观的遗传背景噪音。外显子聚集联合体队列ExAC数据发现,在6万多个体中2.7%携带LQTS主要致病基因改变氨基酸的遗传变异,给遗传诊断带来困惑[1]。HRS/EHRA指南推荐Ⅰ类LQTS基因检测指征:任何根据临床/家族史、心电图表型高度怀疑LQTS的患者;虽无症状但伴有一系列不可解释的QTc间期延长[5]。

 

  临床高度怀疑CPVT的患者推荐进行基因检测。如临床与家族史及心电图表型高度怀疑存在Brugada综合征,如发现编码Nav1.5钠通道的SCN5A基因变异,可确诊Brugada综合征[5]。基因型阳性但临床表型阴性、没有心电图证据的离子通道病患者,HRS/EHRA推荐,在找到先证者离子通道病易感基因之后,所有一级亲属无论是否存在临床表型,均应进行该特异基因筛查[5]。

 

  第八、解决心血管疾病遗传病因诊断悬案(cardiovascular diagnostic odyssey)。经典基因检测之后遗传病因仍未找到,称为遗传病因诊断悬案。全外显子(人类基因组全部编码区序列)测序、全基因组测序(包括非编码区DNA序列变异)的效价比已经越来越高。全外显子测序能够解决超过25%的心血管疾病遗传病因诊断悬案[20,21,22,23]。很多经典遗传诊断后基因型呈阴性的患者,通过全外显子或全基因组测序可找出新的单基因/孟德尔心血管易感基因/遗传位点[24,25,26]。

 

  应用以全外显子测序为基础的分子解剖技术筛查无原因的青年猝死,发现了一些既往即使通过尸体解剖也未能诊断出来的心脏离子通道病和心肌病,占无原因青年猝死的25%~35%。基因诊断组合可增加致病基因检出率。但是组合诊断也存在缺点,如背景遗传噪音高、病例表型定义不严谨、不清晰等。如果使用基因组合检测,要先从致病可能性大、隐藏且可采取临床行动的基因开始,与HRS/EHRA近期推荐意见一致[4]。如SUDY研究,从基因KCNQ1、KCNH2、SCN5A、RYR2、PKP2、CALM1、CALM2和CALM3中获得阳性结果[27,28,29]。


    2019/4/1 16:49:54     访问数:580
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