不明原因反復(fù)發(fā)燒 或許是基因突變在“搗亂”

我科學(xué)家解析自身免疫性疾病分子機制

不明原因反復(fù)發(fā)燒 可能是基因突變在“搗亂”

自1997年科學(xué)家與自身炎癥性疾病的斗爭正式拉開序幕，20多年來，學(xué)界對自身炎癥性疾病及其致病基因的探索發(fā)現(xiàn)不斷拓展。浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院周青團隊的最新研究，有望為此類疾病的臨床診治提供更加精準(zhǔn)的方案。

從出生起大部分時間在醫(yī)院度過、每周總有幾天要發(fā)燒……由于基因突變使其編碼蛋白發(fā)生改變，導(dǎo)致固有免疫功能失調(diào)而引起全身性炎癥，加之其遺傳性特點，不少幼小生命降生后不久，就不得不忍受自身炎癥性疾病的折磨。

早在20世紀(jì)初，作為自身炎癥性疾病的一種，家族性地中海熱(FMF)就已見諸報端，直至1997年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)其致病基因——地中海熱基因MEFV，人類與自身炎癥性疾病的斗爭才正式拉開序幕。20多年來，學(xué)界對自身炎癥性疾病及其致病基因的探索發(fā)現(xiàn)不斷拓展。

近日，浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院研究員周青實驗團隊在國際頂級期刊《自然》在線刊登的學(xué)術(shù)文章中表示，通過對一位自身炎癥性疾病患兒發(fā)病分子機制的解析，他們首次發(fā)現(xiàn)，人類受體相互作用蛋白激酶(RIPK1)變異可以導(dǎo)致自身炎癥性疾病，并為該患兒找到了致病機制，有望為此類自身炎癥性疾病的臨床診治提供更加精準(zhǔn)的治療方案。

從患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)基因突變位點

“很多自身炎癥性疾病是一類單基因的遺傳病，已有約40種致病基因被發(fā)現(xiàn)，除了周期性、反復(fù)性發(fā)燒外，還伴隨皮疹、關(guān)節(jié)炎等癥狀。”周青向科技日報記者解釋道，國內(nèi)也有很多不明原因的發(fā)燒病例，一般被認(rèn)為是感染引起的，很少與遺傳病聯(lián)系起來，所以在治療上以抗生素類藥物為主，卻并無療效。

據(jù)了解，由于自身炎癥性疾病癥狀涉及多系統(tǒng)，多種表現(xiàn)并不特異，患者常常因為不明原因發(fā)熱、皮疹或者關(guān)節(jié)炎等癥狀往返于感染科、皮膚科、免疫科、血液科等科室，更由于對該病癥的診斷手段缺乏，臨床醫(yī)生認(rèn)識不足，許多患者長期被誤診或者漏診。

“我們?nèi)ツ晔罩蔚囊晃恍』颊?，在沒有感染的情況下，反復(fù)周期性發(fā)燒，接受了全外顯子測序檢測后仍然無法確診病因，傳統(tǒng)的治療方法效果一直不理想。”復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院王曉川主任告訴記者，他們推測孩子很可能患有自身炎癥性疾病，而且發(fā)生了一個尚未被發(fā)現(xiàn)和闡明的新基因突變。在征得監(jiān)護人同意后，醫(yī)院將患兒的基因組數(shù)據(jù)交由周青實驗室團隊重新解析。

實驗團隊發(fā)現(xiàn)，該患兒體內(nèi)的RIPK1基因發(fā)生了突變，導(dǎo)致其編碼的RIPK1蛋白在蛋白酶Caspase-8的切割位點上發(fā)生氨基酸變化，使得RIPK1無法被正常切割，這種改變破壞了RIPK1正常的激活模式，使其活性增加，在某種程度上促進了細(xì)胞的凋亡和程序性壞死。

“RIPK1蛋白是調(diào)控細(xì)胞凋亡、細(xì)胞程序性壞死以及炎癥信號通路的關(guān)鍵分子，參與胚胎發(fā)育、造血系統(tǒng)發(fā)育以及免疫穩(wěn)態(tài)維持等多種重要生物學(xué)過程，由于細(xì)胞的‘生死’平衡被打破，患兒體內(nèi)炎癥因子水平異常升高，并自發(fā)產(chǎn)生發(fā)燒等炎癥表型。”周青表示，團隊還發(fā)現(xiàn)患兒不同種類的細(xì)胞對相同的RIPK1突變有不同的應(yīng)對措施，提示人體的不同組織和細(xì)胞在相同基因型下可以表現(xiàn)出截然不同的表型，這一發(fā)現(xiàn)豐富了人類RIPK1在調(diào)節(jié)不同種類細(xì)胞死亡中的作用。

“易容”逃脫的RIPK1引發(fā)細(xì)胞死亡

此前，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊曾報道過小鼠RIPK1突變會導(dǎo)致胚胎期死亡、小鼠RIPK1蛋白的切割對抑制細(xì)胞凋亡和壞死起重要作用。對于人類RIPK1切割位點發(fā)生變異對控制細(xì)胞程序性死亡的重要信號通路和人類健康的影響還未有報道。

“在正常情況下，這種蛋白會被切割，不會引起炎癥反應(yīng);而無法被正常切割的RIPK1蛋白會引起自身激酶活性的提高，進而導(dǎo)致其介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、細(xì)胞程序性壞死增加，引起炎癥因子的釋放，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。”周青介紹道，正如打蛇打七寸，要切割RIPK1蛋白這根“導(dǎo)火線”也必須精準(zhǔn)到切割位點。“人體RIPK1蛋白中間結(jié)構(gòu)中有一個名為蛋白酶Caspase-8的切割位點，RIPK1就是在這個關(guān)鍵的‘點’被切割成為兩個短片段，不再具有激酶活性。”

據(jù)介紹，人體正常情況下，全長的和切割的RIPK1并存，不會發(fā)生健康問題。在RIPK1發(fā)生突變的病人體內(nèi)，全長的RIPK1蛋白比例提高，切割的RIPK1減少了。在對致病機制的研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)患者體內(nèi)的RIPK1蛋白在這個位點發(fā)生了氨基酸突變，使得原本應(yīng)該被切割的它“毫發(fā)無損”，仍然處于全長蛋白狀態(tài)，就像做了個整容術(shù)，“切割機”認(rèn)不出來也就無從下手。

“這種新型自身炎癥性疾病的發(fā)病機制是一個惡性循環(huán)。”周青說，由于發(fā)生基因突變導(dǎo)致RIPK1蛋白無法被蛋白酶精準(zhǔn)定位切割，這樣一來，它就持續(xù)處于激活的狀態(tài)，導(dǎo)致更多細(xì)胞的凋亡和壞死，細(xì)胞的凋亡與壞死可激活炎癥因子的釋放，增加的炎癥因子又進一步促進了細(xì)胞的死亡。

科研人員在對該患兒的血清和外周血單核細(xì)胞研究中，均發(fā)現(xiàn)了較高水平的炎癥因子。“IL-6、TNF這些炎癥因子含量都超級高，特別是病人發(fā)燒的時候。”同樣在老鼠細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)，攜帶有RIPK1該位點突變的小鼠細(xì)胞對刺激更敏感，會釋放更高水平的炎癥因子，同時更趨向于細(xì)胞死亡。

“我們還得到了加拿大一個患有相似疾病表型的家系：一位35歲的婦女和她三個兒子患有不明原因的反復(fù)發(fā)燒，伴有淋巴結(jié)腫大、肝脾腫大等。全外顯子測序數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示，該家系的RIPK1基因也攜帶有相同位點的突變。”周青說，團隊對兩個家系基因組的數(shù)據(jù)分析和功能實驗結(jié)果，都證明了RIPK1因為該位點的獲得功能性突變導(dǎo)致了疾病。

讓潛藏的“罕見病”無處遁形

在這項研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)炎癥因子IL-6在病人體內(nèi)大量表達及其引發(fā)機制，于是在臨床中建議使用針對IL-6受體的抑制劑。事實上，對于治療自身炎癥疾病針對不同的炎癥反應(yīng)通路，已經(jīng)研發(fā)出多種不同的生物抑制劑。

“如果能夠確定是哪種炎癥因子或者哪條炎癥信號通路引起的疾病，意味著能夠?qū)ΠY下藥。”周青介紹道，團隊研究進一步發(fā)現(xiàn)，皮膚成纖維細(xì)胞內(nèi)，RIPK1、TNFR1等蛋白表達水平明顯下調(diào)，細(xì)胞內(nèi)的還原性谷胱甘肽(GSH)含量高，活性氧(ROS)含量低，這些變化部分解釋了細(xì)胞對不同死亡形式的抵抗。這一現(xiàn)象提示，為應(yīng)對RIPK1變異導(dǎo)致的對多種刺激的高敏感性，患兒成纖維細(xì)胞發(fā)展出多種補償機制來維持機體穩(wěn)態(tài)。

“現(xiàn)有的情況是，在正式治療前，臨床對自身炎癥性疾病的整體認(rèn)識和診斷水平還有待提升。”王曉川說，自身炎癥性疾病雖因其遺傳性難以根治，但找到致病機理對癥下藥后，患者通過定期用藥也能正常工作、生活。

“當(dāng)前，學(xué)界正加強對自身炎癥性疾病致病機理的探索，本次研究是首次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壞死、細(xì)胞凋亡會引起自身炎癥性疾病，后續(xù)有望從更多臨床案例中推導(dǎo)出其他因細(xì)胞凋亡引發(fā)該病癥的致病基因，完善致病基因的家族譜系。”周青表示。

自身炎癥性疾病雖被稱為罕見病，但其實也有相對龐大的群體。周青介紹說，自己之前做的另一項腔隙性卒中和結(jié)節(jié)性多動脈炎(DADA2)病例研究，剛開始只有9個病人，但是論文發(fā)表后，全世界又相繼發(fā)現(xiàn)四百多病例。“按照其基因致病突變位點在中國人群的頻率推算，可能有將近幾十萬病人。”

“面對龐大的病人群體，探究人類遺傳病致病基因和解析致病機理的科研任務(wù)重大而緊急。”周青表示，在層出不窮的“基因奧秘”面前，不僅需要有頂尖的技術(shù)支持，更需要社會多方面的聯(lián)合力量，共同推動科研和臨床的發(fā)展，造福更多被自身炎癥性疾病折磨的病人。(洪恒飛 柯溢能 吳雅蘭 記者 江 耘)

關(guān)鍵詞： 反復(fù)發(fā)燒 基因突變