白萌萌，李 文， 張紅波

［1承德醫(yī)學(xué)院，2承德市中心醫(yī)院兒科（承德醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院），河北承德067000；3國家臨床重點(diǎn)?？?，教育部工程技術(shù)研究中心，廣東省腦功能修復(fù)與再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院神經(jīng)外科，廣東廣州510282］

1 5p缺失綜合征（5p deletion syndrome，5p-）基本特征和發(fā)病情況

1963年，法國Lejeune教授首次發(fā)現(xiàn)患兒智力損害、生長發(fā)育障礙等與5號(hào)染色體短臂（p）部分缺失有關(guān)，將其命名為 5p-。 其發(fā)病率為 1／15 000～1／50 000，在智力商數(shù)（intellectual quality， IQ）值小于50的人群中比例可達(dá)1∶350［1］。5p-最主要的臨床表型為嬰兒期高調(diào)的貓叫樣哭聲，生長發(fā)育遲緩和智力低下（IQ值為20～30）。 有文獻(xiàn)［2］報(bào)道，嬰幼兒時(shí)期5p-明顯的特征是明顯的小頭圓臉畸形，且隨年齡增長臉部逐漸變得長而窄或與正常人臉部大小無異。此外，智力損害及生長發(fā)育缺陷等也是該病最主要和最嚴(yán)重的臨床表型。

研究［2］證實(shí)5p-臨床表現(xiàn)與不同的5p基因片段缺失有關(guān)，少數(shù)人存在5p片段缺失而無任何的臨床表型異常，且變異較大。研究［3-4］發(fā)現(xiàn)，5p多個(gè)基因片段缺失導(dǎo)致了異常臨床表型的發(fā)生。5p-病例有相似的基因斷點(diǎn)，缺失片段形式多樣，可以是染色體間質(zhì)缺失或末端缺失，片段從560 kb到40 mb大小不等?；蛉笔Оl(fā)生在5p的末端、中間或是其他的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)不一樣的臨床表型［3］。Didden等［1］發(fā)現(xiàn)患兒5p-基因缺失區(qū)域大多數(shù)定位于5p15.2-5p15.3，多伴有嚴(yán)重的生長和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育遲緩、回避社會(huì)和性格自閉等表現(xiàn)。

目前，臨床上該病主要依據(jù)產(chǎn)后典型的臨床表現(xiàn)，結(jié)合染色體核型分析診斷［5］。產(chǎn)前經(jīng)染色體或DNA檢測(cè)診斷5p-比例高達(dá)1 ∶1400［6］，而產(chǎn)前超聲并未發(fā)現(xiàn)這些胎兒有共同特點(diǎn)。因此，嬰幼兒5p-產(chǎn)前超聲篩查在診斷篩查上仍然存在一定的困難，但可作為胎兒神經(jīng)系統(tǒng)損害的參考指標(biāo)。這些可能缺失的基因片段引起機(jī)體分子生物學(xué)信息代碼突變、遺傳變異及基因表達(dá)失控等分子生物學(xué)機(jī)制及病理損害，導(dǎo)致5p-產(chǎn)前篩查困難及臨床表現(xiàn)多樣性。

2 發(fā)病機(jī)制

研究［7］發(fā)現(xiàn)，單倍劑量不足機(jī)制是許多基因疾病的共同發(fā)病機(jī)制，建立缺失基因預(yù)測(cè)模型可以解釋基因丟失疾病的發(fā)生機(jī)制。檢索 OMIM（Online Mendelian Inheritance in Man， www.omim.org） 和PubMed數(shù)據(jù)庫，總結(jié)出神經(jīng)系統(tǒng)損害常見的單倍劑量不足的關(guān)鍵基因，如：TERT、SEMA5A、CTNND2等，這些基因片段缺失與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、孤獨(dú)癥譜系疾病（autism spectrum disorders， ASDs）、嚴(yán)重社會(huì)認(rèn)知功能障礙、智力缺陷等有關(guān)；而條件性單倍劑量不足的關(guān)鍵基因如 SLC6A3、CDH18、CDH12、CDH10、CDH9、CDH60等與小兒注意力缺陷多動(dòng)癥（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）、認(rèn)知功能及孤獨(dú)癥譜系疾病有關(guān)。這些研究表明，機(jī)體基因片段缺失影響基因遺傳信息，導(dǎo)致5p-產(chǎn)生程度不同的神經(jīng)功能損害，如輕度智力障礙及智力殘疾等。

目前，雖然基因組學(xué)在智力發(fā)育的臨床診斷上還很難將5p-缺失片段與智力殘疾的表型特征精準(zhǔn)定位于某一基因組的具體位置，但是這些研究均提示5p多個(gè)關(guān)鍵區(qū)域基因片段異常與遺傳突變有關(guān)，神經(jīng)系統(tǒng)損害等臨床表型與胎兒發(fā)育過程中遺傳物質(zhì)代謝異常有關(guān)［8］。

2.1 遺傳10%～15%的5p-病例是由于親代基因平衡易位的不對(duì)稱分離導(dǎo)致的［9］。 Mainardi等［9］對(duì) 80例意大利5p-患者進(jìn)行了遺傳分子細(xì)胞學(xué)分析，結(jié)果顯示62例（77.50%）存在5p末端缺失，7例（8.75%）存在5p間質(zhì)缺失，4例（5%）有新易位，3例（3.75%）家族易位。其余4例中3例（3.75%）存在新5p片段異常，其中兩個(gè)細(xì)胞重排，1例（1.25%）來自父系倒置。Han等［6］對(duì)11 328例進(jìn)行產(chǎn)前診斷的孕婦調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)8例5p-胎兒中有2例是父系遺傳的。且母系遺傳的5p-家庭成員中生長和發(fā)育延遲比父系遺傳的家庭成員輕微，而對(duì)于父系遺傳與該病神經(jīng)功能臨床表型的改變是否存在直接的關(guān)聯(lián)還不是很清楚［10］。此外，同一父母所生的兄弟姐妹，雖然繼承了同樣的片段缺失，但在生長發(fā)育等特征方面亦有所不同［11］。這些研究雖然尚未證實(shí)5p-有關(guān)的印記基因（遺傳基因）與臨床表型有關(guān)，但均提示了5p-的發(fā)生與復(fù)雜的遺傳代謝有關(guān)。

2.2 胚胎發(fā)育5p區(qū)域的幾個(gè)關(guān)鍵基因，尤其是單倍劑量不足有關(guān)的基因，如 TERT、SEMA5A、CTNND2，它們的產(chǎn)物在胚胎和神經(jīng)元的發(fā)育中起著主要作用［12-14］。TERT是端粒反轉(zhuǎn)錄酶的關(guān)鍵基因，在胚胎的早期發(fā)育階段，端粒酶活性降低，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育遲緩，小頭畸形的發(fā)生與此有關(guān)［12］。SEMA5A基因位于5p15.2區(qū)域［13］，并在小鼠大腦中觀察到Semaphorin F的顯著表達(dá)，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中引導(dǎo)軸突或前體神經(jīng)元遷移。Lu等［14］研究發(fā)現(xiàn)，CTNND2產(chǎn)物是一種神經(jīng)元特異蛋白質(zhì)，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中可以維持樹突和樹突棘的功能并影響基因表達(dá)。條件單倍劑量不足基因：SLC6A3、CDH 18、CDH 12、CDH 10、CDH 9 及 CDH 60 等扮演多種作用，其中SLC6A3編碼多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體（Dat）已被確認(rèn)為候選基因，并在大腦組織中高表達(dá)［15］。CDH 18、CDH 12、CDH 10、CDH 9 及 CDH 60 這些基因編碼的產(chǎn)物細(xì)胞-細(xì)胞粘附分子在大腦發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用，其中CDH 18、CDH 10和CDH 9的產(chǎn)物在大腦中有著強(qiáng)烈的表達(dá)，在突觸形成和軸突生長中起著特定的作用［16-17］。 Jonsson 等［18］報(bào)道 CDH 10、CDH 9和CDH 6是自閉癥的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)基因。

以上這些研究提示基因缺失影響胚胎發(fā)育，與5p-臨床表型有關(guān)聯(lián)，但是具體的功能和致病機(jī)理需要進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和證實(shí)。

2.3 基因突變約80%的5p-病例都是由新缺失基因片段發(fā)生的，其中80%～90%的患者是父系起源，可能是在父系配子產(chǎn)生過程中出現(xiàn)的［9］，至于這種不正常的配子為何會(huì)產(chǎn)生不得而知。關(guān)于5p-是否是基因突變或錯(cuò)排等啟動(dòng)發(fā)病，這方面的研究目前報(bào)道較少。

2.4 環(huán)境及其它近年來發(fā)現(xiàn)，環(huán)境因素、家庭經(jīng)歷、外在因素、基因多態(tài)性等也會(huì)對(duì)基因和臨床表型有一定的影響［19］，具體發(fā)病機(jī)制尚不清楚。有多項(xiàng)研究［11，20］發(fā)現(xiàn) 5p-可能與染色體異常（不足 10%）、嵌合體（1.4%）、倒置（0.5%）或環(huán)狀染色體（0.5%）等較不常見的發(fā)生機(jī)制有關(guān)，具體不明。

3 5p-可能的分子生物學(xué)和基因組學(xué)研究基礎(chǔ)及治療

研究［1］顯示，不同臨床表現(xiàn)的5p-患者采取嬰兒期早期干預(yù)、知識(shí)普及和家庭教育等方式結(jié)合，能夠在一定程度上改善預(yù)后，但臨床治療效果并不十分樂觀。近年來，針對(duì)關(guān)鍵致病基因的分子靶向機(jī)制及治療研究成為熱點(diǎn)，如針對(duì)遺傳背景下蛋白質(zhì)活性降低或單倍體功能不全為主要病理特征的治療機(jī)制探索，以期達(dá)到改善或者逆轉(zhuǎn)病理特征，改善預(yù)后等。

3.1 蛋白質(zhì)或酶替代療法（protein or enzyme replacement therapy，ERT）蛋白質(zhì)或酶缺乏是5p-的病理特征之一，ERT是最有效的治療方法。原理是蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)成功地將未修飾的重組蛋白傳遞到溶酶體中去，通過血腦屏障將治療性蛋白質(zhì)傳遞到不同的細(xì)胞間隔，如胞漿、溶酶體、細(xì)胞核和線粒體［21］。 Kaitsuka 等［22］成功利用蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)將轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入糖尿病動(dòng)物模型的胰島β細(xì)胞，并使小鼠恢復(fù)正常血糖。然而，ERT方案受限于獲得額外治療所需的蛋白質(zhì)和酶量的因素，從而影響臨床應(yīng)用，需進(jìn)一步研究認(rèn)識(shí)。

3.2 藥物伴侶（pharmacological chaperones）藥物伴侶可以穩(wěn)定地結(jié)合特定蛋白質(zhì)進(jìn)行正確的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)。Wang等［23］發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)平衡調(diào)節(jié)劑通過提高野生型蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性來克服單倍劑量不足的影響，以某種方式平衡增加蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)容量，使細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)得到平衡。該方法可與其他治療方法如ERT聯(lián)合使用，Xu等［24］研究發(fā)現(xiàn)新型人 α-半乳糖苷酶 a與藥物伴侶AT1001的協(xié)同作用可改善法布里（fabry disease）小鼠底物還原率及預(yù)后。未來可以利用藥物伴侶和ERT結(jié)合改善5p-患者細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的水平，達(dá)到改善患者臨床癥狀的目的。

3.3 基因治療（gene therapy）傳統(tǒng)的基因治療是利用病毒載體將野生型基因一個(gè)或多個(gè)拷貝傳遞給靶細(xì)胞，這種治療方法會(huì)因?yàn)閭鬟f基因的方式、插入位點(diǎn)及長效性等問題影響到基因插入或是基因表達(dá)成功與否，需要精確的基因誘導(dǎo)劑量才能取得有效的臨床效果，因此該方法在治療5p-可能受到限制。新近出現(xiàn)的第3代基因組編輯工具——成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）／成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列關(guān)聯(lián)蛋白9（CRISPR-associated proteins 9，Cas 9）可以不受細(xì)胞分裂的影響，通過敲除內(nèi)源性的致病基因或插入新的保護(hù)基因永久性地改變基因結(jié)構(gòu)，起到治療疾病的作用。哈佛大學(xué)、杜克大學(xué)和德克薩斯大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)成功應(yīng)用CRISPR／Cas9技術(shù)，以腺病毒（adeno-associated virus，AAV）為載體運(yùn)載CRISPR／Cas9部件及DNA修復(fù)片段進(jìn)入小鼠體內(nèi)，對(duì)杜氏肌營養(yǎng)不良綜合征（duchenne muscular dystrophy，DMD）模型小鼠進(jìn)行了體內(nèi)基因編輯，證實(shí)了抗肌萎縮蛋白重新表達(dá)［25-26］。這些新的基因治療方法突破了我們對(duì)傳統(tǒng)基因治療的認(rèn)識(shí)，而5p-正是由于缺失關(guān)鍵基因?qū)е禄蚬δ苓z傳出現(xiàn)一系列臨床表型，因此基因治療將是該病未來非常值得期待的一種治療方法。

3.4 組蛋白去乙酰化酶抑制劑（histone deacetylase inhibitors， HDAC inhibiters）有研究［27］發(fā)現(xiàn)利用HDAC抑制劑的表觀遺傳修飾作用，通過抑制HDAC活性可以增強(qiáng)基因表達(dá)。HDAC抑制劑在治療脊髓性肌萎縮癥已經(jīng)完成了Ⅲ期臨床試驗(yàn)［28］。由于氨基酸翻譯后修飾、表觀轉(zhuǎn)錄調(diào)控和非表觀細(xì)胞信號(hào)級(jí)聯(lián)的復(fù)雜性，這種治療方法依然存在很多挑戰(zhàn)［29］。如果能夠克服藥物在人體內(nèi)組織分布之間的限制，進(jìn)一步研究5p-的分子生物學(xué)機(jī)制，這種方法或許會(huì)大大改善由單倍劑量不足的機(jī)制引起的5p-臨床表型。

3.5 miRNA抑制（miRNA inhibition）miRNA在調(diào)控miRNAs轉(zhuǎn)錄后修飾的穩(wěn)定性方面起著很大的作用。Zhang等［30］研究發(fā)現(xiàn)抑制miRNA-29可提高單倍體細(xì)胞和生物化血管的彈性蛋白水平，提高7q缺失威廉-伯倫綜合征（Williams-Beuren syndrome，WBS）患者彈性蛋白表達(dá)，提示miRNA-29可能是一種潛在治療方法。如果5p-關(guān)鍵基因的調(diào)控也受到miRNA穩(wěn)定性降低和／或特定miRNAs靶向的影響，或許能給該病的治療提供新的研究策略。

3.6 轉(zhuǎn)錄激活（transcriptional activation）工程化鋅指蛋白（zinc finger protein，ZFP）可通過對(duì)野生型等位基因轉(zhuǎn)錄激活來補(bǔ)償生物體單倍劑量不足有關(guān)基因的功能。Zhang等［30］研究生物化血管時(shí)發(fā)現(xiàn)，ZFP誘導(dǎo)的彈性蛋白表達(dá)具有彈性功能。Konermann等［31］使用Cas-9激活復(fù)合物研究siRNA轉(zhuǎn)錄激活的靶向效果，證實(shí)可以同時(shí)有10個(gè)基因多通路激活，并上調(diào)長基因間非編碼RNA（lincRNA）轉(zhuǎn)錄功能。針對(duì)5p缺失綜合征單倍劑量不足機(jī)制的致病基因，這種策略對(duì)特定的5p關(guān)鍵等位基因的上調(diào)可以提供額外的幫助。

4 展望

5p-是一種基因片段缺失引起神經(jīng)系統(tǒng)和生長發(fā)育功能障礙的疾病。隨著染色體微陣列和RNA測(cè)序（RNAseq）等新的分子診斷技術(shù)不斷完善，染色體缺失基因的識(shí)別有了更高的分辨率和特異性。由于該病的發(fā)生率低，目前關(guān)注較多的是個(gè)體的臨床表型和家庭基因組相關(guān)的研究，缺乏大規(guī)模自然發(fā)病史研究、精確基因分型、5p-臨床表現(xiàn)相關(guān)的基因片段等證據(jù)。未來深入研究5p-分子致病機(jī)制和特異性靶向治療有可能從本質(zhì)上提高該病的治療效果和整體預(yù)后。