向東　張方琪　李志奎

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·綜述·

敏感性基因檢測(cè)聯(lián)合單克隆抗體在哮喘靶向治療中的應(yīng)用前景

向東張方琪李志奎

支氣管哮喘；單克隆抗體；基因

支氣管哮喘(哮喘)是一種異質(zhì)性疾病，常以慢性氣道炎癥為特征，既往有喘息、呼吸困難、胸悶和咳嗽等呼吸道癥狀，及嚴(yán)重程度和可逆性氣流受限隨時(shí)間改變[1-2]。全世界不同年齡、不同種族有超過3億人患有哮喘，到2025年這一數(shù)字或?qū)⒃黾拥?億[3]。這一全球患患者數(shù)的激增，真實(shí)地反應(yīng)了哮喘發(fā)病率的上升。在過去10年里，盡管各種各樣的治療可以降低哮喘患者的病死率，但是大部分患者的哮喘并沒有被真正的控制[4]。隨著基因檢測(cè)技術(shù)及單克隆抗體技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多基因與哮喘的發(fā)病有關(guān)，而且部分單克隆抗體也已進(jìn)入臨床試驗(yàn)。通過敏感性基因檢測(cè)，可以有針對(duì)性的選擇合適的單克隆抗體，真正做到有的放矢，讓患者獲益最大。

一、常見敏感性基因

雖然環(huán)境因素在哮喘的發(fā)病及疾病進(jìn)展中是非常重要的因素，但是越來越多的科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到哮喘具有強(qiáng)有力的遺傳組分，并且基因與環(huán)境之間不斷進(jìn)行著錯(cuò)綜復(fù)雜的變化與交織[5]。全基因組協(xié)會(huì)研究發(fā)現(xiàn)有超過100種以上的基因與哮喘的發(fā)病及其表型有關(guān)[6]。

1. 白細(xì)胞介素-4(interleukin-4, IL-4)相關(guān)敏感性基因: IL-4是一種主要由Th2細(xì)胞和肥大細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，它在IgE分泌調(diào)控中起到重要作用。IL-4能刺激B細(xì)胞增殖，促使B淋巴細(xì)胞分泌的IgM向IgE轉(zhuǎn)化，促使T細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化，在過敏反應(yīng)中起到至關(guān)重要的角色。IL-4的刺激可以影響到肥大細(xì)胞IgE介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[7]。IL-4也可以通過誘發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞中的血管細(xì)胞黏附分子-1(vascular cell adhesion moleucule-1, VCAM-1)的表達(dá)而導(dǎo)致氣道炎癥[8]。此外，哮喘患者的外周血和肺泡灌洗液中都有大量的IL-4表達(dá)[9]。IL-4基因位于染色體5q31區(qū)域，該區(qū)域也包括了許多其他導(dǎo)致哮喘發(fā)生發(fā)展的基因[10]。Liu等[11]的薈萃分析證實(shí)IL-4 589C/T基因的多態(tài)性與哮喘發(fā)病密切相關(guān)。Liu等[12]的薈萃分析也證實(shí)IL-4 33C/T基因的多態(tài)性也與哮喘發(fā)病密切相關(guān)。

2. IL-4Ra相關(guān)敏感性基因: 白細(xì)胞介素-4受體(interleukin-4 receptor, IL-4R)是一種跨膜受體，有兩種不同的存在形式。Ⅰ型IL-4R由高親和力的α鏈和中度親和力的γ鏈組成，Ⅱ型IL-4R是由高親和力的α鏈和IL-13受體的α1鏈組成的異源二聚體。IL-4信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)同時(shí)受這兩種受體的影響。Kotsimbos等[13]的研究表明，在哮喘患者的支氣管上皮及上皮下黏膜活檢標(biāo)本中可以檢測(cè)到大量IL-4Ra相關(guān)的mRNA及蛋白。此外，IL-4Ra缺陷的小鼠不能產(chǎn)生IgE，而且Th2細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)也會(huì)減輕[14]。由此可見，IL-4Ra在哮喘的發(fā)病中起到重要的作用。因而IL-4Ra也會(huì)是一個(gè)強(qiáng)有力的候選靶基因治療位點(diǎn)。IL-4Ra基因位于染色體16p12.1上。到目前為止，已有很多研究證明IL-4Ra基因的多樣性與哮喘發(fā)病有關(guān)。Nie等[15]的薈萃分析證實(shí)了IL-4Ra 150V和Q551R基因的多態(tài)性和哮喘密切相關(guān)。此外其他研究也表明，RS8832,RS1029489,E400A,Q576R等IL-4Ra基因多態(tài)性與哮喘有關(guān)。

3. IL-13相關(guān)敏感性基因: IL-13主要有Th2細(xì)胞所分泌，它可以誘導(dǎo)B細(xì)胞合成分泌IgE,從而誘發(fā)變態(tài)反應(yīng)。IL-13還可以通過非淋巴細(xì)胞依賴途徑誘發(fā)哮喘癥狀。IL-13已經(jīng)被證實(shí)在哮喘發(fā)病機(jī)制中起到非常重要的中心角色作用[16]。研究發(fā)現(xiàn)在哮喘患者支氣管肺泡灌洗液中富集有大量肺泡巨噬細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)大量表達(dá)的IL-13[17]。近來，Saha等[18]發(fā)現(xiàn)IL-13在痰液及支氣管的過度表達(dá)，是重癥哮喘的一個(gè)重要特征。此外，IL-13的表達(dá)還與哮喘控制及嗜酸性粒細(xì)胞炎癥強(qiáng)度有關(guān)。綜上所述，IL-13在哮喘發(fā)病機(jī)制中有重要作用。IL-13基因位于染色體5q31上。Liu等[19]的薈萃分析也顯示IL-13 1923C/T基因的多態(tài)性與哮喘有關(guān)。也有文獻(xiàn)報(bào)道IL-13 2044G/A，R130Q，1112C/T等基因多態(tài)性與哮喘有關(guān)。

4. ADAM33相關(guān)敏感性基因: ADAM33屬于編碼鋅依賴性金屬蛋白酶家族基因中的一員，這是一種跨膜的糖蛋白酶原，它參與了許多細(xì)胞分子進(jìn)程。ADAM33是一個(gè)極其復(fù)雜的分子，它有限制地主要表達(dá)于間充質(zhì)細(xì)胞(包括氣道纖維母細(xì)胞)、肌成纖維細(xì)胞以及平滑肌細(xì)胞。ADAM33基因位于20號(hào)染色體上，ADAM33基因通過定位克隆表達(dá)，是哮喘及氣道高反應(yīng)性的高度敏感性基因[20]。而且在全世界范圍內(nèi)通過33個(gè)不同的群體抽樣試驗(yàn)所證實(shí)[21]。此外，有許多其他研究證明ADAM33基因多樣性與FEV1及成人哮哮喘有關(guān)[22]，而且與3～5歲兒童肺功能影響也有關(guān)[23]。有學(xué)者對(duì)印度人口中ADAM33的14種SNP位點(diǎn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，有8種SNP位點(diǎn)與哮喘有關(guān)，它們分別是F+1, V4, ST+4, S2,ST+5, T2, T1,以及S1[24-27]。

5. ADRB2相關(guān)敏感性基因: 在一項(xiàng)重要的哮喘相關(guān)性研究中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)ADRB2基因所編碼的β2腎上腺素能受體與哮喘有關(guān)[28]。ADRB2基因位于染色體5q31-q32上，被認(rèn)為是一個(gè)與地域性遺傳性哮喘相關(guān)的基因[29]。β2受體廣泛的表達(dá)于呼吸道，尤其是氣道平滑肌[30]。一旦β2受體被激動(dòng)劑激活，大部分肺部平滑肌會(huì)放松。長期暴露于β2受體激動(dòng)劑中，會(huì)減少細(xì)胞表面的β2受體，這種下調(diào)稱之為耐受效應(yīng)，這也是支氣管痙攣的一大重要原因[31]。如何解決β2受體的耐受，解除支氣管痙攣，這將是治療哮喘的一個(gè)很好的研究方向，而編碼β2受體的ADRB2基因則是很好的靶位點(diǎn)。有研究表明ADRB2中Gln27Glu和Arg16Gly的基因多態(tài)性在哮喘發(fā)病及嚴(yán)重程度中是一個(gè)非常重要的因素[32]。

6.ORMDL3-GSDMB相關(guān)敏感性基因: 許多研究表明，與哮喘有關(guān)的ORMDL3-GSDMB基因位于染色體17q12-21區(qū)域。ORMDL3編碼ORM1-like3(一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白)，也是血清類黏蛋白家族中的一員，表達(dá)于多種細(xì)胞中，包括淋巴細(xì)胞和肝細(xì)胞。ORMMDL3參與未折疊蛋白反應(yīng)的進(jìn)程，該進(jìn)程可以始發(fā)炎癥，這也可以解釋ORMDL3和哮喘之前的聯(lián)系[33]。GSDMB編碼gasdermin B，該蛋白參與多種細(xì)胞進(jìn)程，可能也與腫瘤的生長的進(jìn)展有關(guān)，比如參與細(xì)胞分化、細(xì)胞周期控制以及細(xì)胞凋亡[34]。gasdermin B在支氣管哮喘中的作用尚不明確，但可以明確的是gasdermin B參與上皮細(xì)胞的終末分化[35]。GSDMB可能在干細(xì)胞增殖中也起到一定作用[36]。一項(xiàng)薈萃分析證明ORMDL3 rs8076131、rs12603332 、rs3744246和 GSDMB rs7216389等基因的多樣性與哮喘有關(guān)[37]。ORMDL3-GSDMB已經(jīng)被證明與兒童哮喘有關(guān)，而與成人哮喘關(guān)系不大。

二、常見單克隆抗體

隨著單克隆抗體技術(shù)的不斷發(fā)展，與哮喘治療相關(guān)的單克隆抗體也在不斷完善，單克隆抗體可以特異性的阻斷相關(guān)細(xì)胞因子的信號(hào)通路，從而可以高效的控制哮喘病情，減輕患者的痛苦。

1. IL-4Ra相關(guān)單克隆抗體: 眾所周知，IL-4和IL-13在哮喘的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，而IL-4Ra與IL-13Ra1組成的異源二聚體復(fù)合物，是IL-4和IL-13信號(hào)通路的高親和力受體。因此，一次性阻斷兩種致喘白細(xì)胞介素將會(huì)使治療更有成效。就此而言，dupilumab，一個(gè)可以定向?qū)笽L-4Ra的完全人源化單克隆抗體，特異性的結(jié)合復(fù)合受體，有能力阻斷IL-4和IL-13的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，已經(jīng)被成功研制出，并且正在中重度哮喘以及嗜酸性粒細(xì)胞增多型哮喘患者中做持續(xù)評(píng)估[38]。特別的是，Vatrella等[39]的一項(xiàng)病例對(duì)照研究顯示，病例組在使用dupilumab后僅有6%發(fā)病，而對(duì)照組有44%受試者復(fù)發(fā)。而且dupilumab組受試者的FEV1增加了200 ml，同時(shí)早晚呼氣流量峰值也有所增加。此外，ACQ評(píng)分也有所改善，早晚癥狀也有所減輕。Dupilumab還能顯著的減少Th2相關(guān)炎癥的生物標(biāo)記物，比如FENO的濃度。而且還能降低IgE, Eotaxin-3以及 TARC水平。由此可見，dupilumab在哮喘治療中將有巨大的潛力。

2. IL-5相關(guān)單克隆抗體: 嗜酸粒細(xì)胞炎癥性浸潤在哮喘發(fā)病機(jī)制中被認(rèn)為是一個(gè)要塞所在?；罨氖人嵝粤＜?xì)胞能分泌一種顆粒狀的堿性蛋白質(zhì)，該蛋白能破壞支氣管上皮、導(dǎo)致平滑肌收縮、增加粘液分泌以及血管擴(kuò)張[40]。此外氣道嗜酸性粒細(xì)胞浸潤還與氣道高反應(yīng)性、哮喘癥狀、氣道狹窄有關(guān)。而IL-5是嗜酸性粒細(xì)胞分化、成熟、募集及變應(yīng)性炎癥的關(guān)鍵所在[41]。臨床研究發(fā)現(xiàn)IL-5在哮喘患者的支氣管肺泡灌洗液及支氣管活組織中大量表達(dá)，而且其水平與哮喘的嚴(yán)重程度有關(guān)[42]。因此，對(duì)抗IL-5的作用，從而阻斷嗜酸性粒細(xì)胞的分化、成熟，阻斷其遷移至支氣管肺組織，將成為治療哮喘的一個(gè)有力舉措。數(shù)個(gè)關(guān)于mepolizumab(IL-5單克隆抗體)治療哮喘的臨床對(duì)照試驗(yàn)已經(jīng)評(píng)估了其有效性和安全性。Mepolizumab可以很好的控制哮喘復(fù)發(fā)，而且可以顯著改善嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥浸潤患者的生活質(zhì)量，但是不能改善氣道功能[43-44]。

3. IL-5Rα相關(guān)單克隆抗體: 通過阻斷IL-5與其受體結(jié)合，切斷其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，可以遏制嗜酸性粒細(xì)胞的分化、成熟、募集及激活，從而達(dá)到控制嗜酸性粒細(xì)胞炎癥性浸潤導(dǎo)致的哮喘發(fā)。Benralizumab是一種人源化的單克隆抗體，它通過抗體依賴性細(xì)胞毒性作用可以阻斷嗜酸粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞以及細(xì)胞凋亡產(chǎn)物上的IL-5Rα，進(jìn)而切斷IL-5信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。一次靜脈內(nèi)用藥可以長期減少外周血中的嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)，可能與抑制骨髓中嗜酸性粒細(xì)胞祖細(xì)胞有關(guān)[45]。Benralizumab不會(huì)影響骨髓及外周造血系統(tǒng)中其他細(xì)胞系的分化成熟[46]。

4.IL-13相關(guān)單克隆抗體: IL-13是一種主要由Th2細(xì)胞所分泌細(xì)胞因子，與哮喘發(fā)病的許多關(guān)鍵環(huán)節(jié)有關(guān)。IL-13的表達(dá)可以被糖皮質(zhì)激素所抑制，但是這也對(duì)氣道有其他的影響作用。一些未達(dá)到控制的哮喘患者盡管在系統(tǒng)性規(guī)律性吸入糖皮質(zhì)激素后，但是其痰液里的IL-13數(shù)量仍在不斷攀升[47]。這結(jié)果也與IL-13可能與糖皮質(zhì)激素抵抗有關(guān)的假設(shè)相符[48-49]。IL-13可以促使支氣管上皮細(xì)胞分泌大量的骨膜蛋白，可以影響上皮細(xì)胞的功能，也同樣影響纖維母細(xì)胞的旁分泌功能，這可能也是哮喘患者氣道重塑的原因所在[50-51]。Corren等[52]的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)證實(shí)，lebrikizumab(IL-13單克隆抗體)可以顯著改善高骨膜蛋白水平及高FENO水平患者的肺功能。同時(shí)也進(jìn)一步說明了哮喘是多因素多組分導(dǎo)致的呼吸道疾病。

5. IgE相關(guān)單克隆抗體: IgE是介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)的主要免疫球蛋白，由活化的B淋巴細(xì)胞分泌，血清中IgE水平的增高與哮喘患者氣道高反應(yīng)性、氣流受限以及癥狀的發(fā)生有密切關(guān)系。變應(yīng)原通過IgE與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的FcεR1結(jié)合，促使組胺、緩激肽等血管活性介質(zhì)分泌增加，造成哮喘的急性發(fā)作。此外IgE還與氣道高反應(yīng)性及氣道炎癥有關(guān)，可以間接誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤引起氣道高反應(yīng)性。通過抗IgE治療可以顯著減輕氣道高反應(yīng)性及氣道炎癥[53]。奧馬珠單抗可以阻斷IgE與其受體FcεR1的結(jié)合。奧馬珠單抗也是第一個(gè)用于治療哮喘顯效的人源化單克隆抗體，現(xiàn)已被寫入重癥難治性哮喘的防治指南[54]。許多研究已經(jīng)證實(shí)奧馬珠單抗對(duì)于成人患者和兒童患者，都可以改善哮喘控制，減少哮喘發(fā)作[55-56]。

哮喘是一種多基因遺傳性疾病，內(nèi)在因素和外在因素均可導(dǎo)致其發(fā)病。哮喘疾病極易與某些其他疾病混淆，如慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)、肺部感染、肺纖維化病變、肺部腫瘤、心源性哮喘以及精神/心理因素所致喘息。哮喘疾病臨床表現(xiàn)多種多樣，個(gè)體差異較大，現(xiàn)有技術(shù)難以精確分型，這對(duì)后續(xù)的治療和控制勢(shì)必造成很大的影響。要么過度治療給患者身心和經(jīng)濟(jì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)，要么漏診，延誤哮喘治療的最佳時(shí)機(jī)，最終使病情惡化，病死率增高。尤其是在對(duì)肺癌合并哮喘患者的診治中，如果能有效的控制哮喘，勢(shì)必會(huì)大大提高肺癌患者的生活質(zhì)量。通過哮喘敏感性基因檢測(cè)可以更加精確的對(duì)哮喘診斷及分型提供可靠依據(jù)。這尤其是在難治性哮喘中可以體現(xiàn)得更為充分。通過敏感性基因檢測(cè)聯(lián)合相應(yīng)單克隆抗體治療，將對(duì)哮喘治療，尤其是難治性哮喘的治療，帶來革命性的改變。目前面臨的巨大挑戰(zhàn)主要是哮喘敏感性基因眾多，發(fā)現(xiàn)及證實(shí)過程異常艱巨。而且，目前研制出的相應(yīng)單克隆抗體寥寥無幾，現(xiàn)目前除了奧馬珠單抗獲得官方的應(yīng)用批準(zhǔn)外，其他大部分單克隆抗體都處于研制或者臨床試驗(yàn)階段。但是，隨著基因技術(shù)和生物技術(shù)的不斷發(fā)展，二者的結(jié)合必將是哮喘治療的重點(diǎn)。

哮喘發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，病因繁多，治療哮喘的方法有很多?，F(xiàn)今的敏感性基因檢測(cè)聯(lián)合單克隆抗體治療哮喘，有非常好的應(yīng)用前景和價(jià)值。哮喘的亞型眾多，根據(jù)精確的基因檢測(cè)，可以清楚的加以分型，根據(jù)分型選擇有針對(duì)性的單克隆抗體，真正做到從源頭上控制哮喘的發(fā)作，才能提高哮喘患者的生活質(zhì)量。隨著各種技術(shù)的發(fā)展及不斷完善，敏感性基因檢測(cè)聯(lián)合單克隆抗體必將在哮喘的治療中發(fā)揮重要作用。

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(本文編輯：黃紅稷)

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國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81070028)

710032 西安，第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院呼吸科

李志奎，Email: lizhikui@fmmu.edu.cn

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2015-08-31)