本文刊于： 中华儿科杂志, 2024, 62(11): 1013-1016
DOI: 10.3760/cma.j.cn112140-20240829-00609通信作者：姜玉武，Email：jiangyuwu@bjmu.edu.cn
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封面图：《青山绿水是我家》 作者：王叙淳 男，12岁，北京亦庄实验中学
摘要
基于遗传学研究的突破性进展，后基因组时代儿童癫痫的诊疗及研究进入了重要转变时期，从传统的基于临床表现及常规检查技术（脑电图、脑结构影像学）的诊疗转向基于基因组学的个体化精准医学诊疗。我国儿科医生如能积极更新知识体系，抓住这种转化带来的发展机遇，利用我国病例资源优势，开展致病机制及多中心临床研究，就有可能在这个新时代完成学术上的“弯道超车”，切实提高儿童癫痫诊疗水平，造福广大患者。
后基因组时代也称为功能基因组学时代，其特征是从揭示基因组的结构转向对于基因、基因组的功能研究；从单一的基因组学研究，转向基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学、表观基因组学相结合的多组学系统研究；从疾病的发病机制研究转向临床精准医学研究及个体化诊疗实践。后基因组时代儿童癫痫的诊疗及研究也进入了重要转变时期，从传统的基于临床表现及常规检查技术（脑电图、脑结构影像学）的诊疗，向基于基因组学、多组学、先进多模态脑影像等现代生物技术的个体化精准医学诊疗发展。这种重要转变带来的不仅是机遇，也是挑战。从1995年确定第一个癫痫致病基因CHRNA4以来即将30年。研究显示单基因遗传性癫痫的致病基因为926个，其中56%为常染色体隐性遗传，34%为常染色体显性遗传，7%为X连锁遗传，2.5%为兼有常染色体显性遗传和常染色体隐性遗传，0.5%为线粒体遗传。89%（825/926）的致病基因的临床表型为发育性癫痫性脑病（developmental and epileptic encephalopathy，DEE），包括遗传代谢性疾病相关的癫痫；有159个基因表型为皮质发育畸形；56个基因表型为进行性肌阵挛癫痫；32个基因表型为局灶性癫痫；21个基因表型为遗传性全面性癫痫 ［ 1 ］ 。一项多中心前瞻性队列研究调查了英国苏格兰地区全人口中2014年5月至2017年5月所有3岁以下癫痫患儿共390例，其调整后的生后3年癫痫发病率为每10万活产新生儿239（95% CI 216~263）例，54%患儿发现了明确病因，31%患儿明确为遗传病因（占所有病因57%） ［ 2 ］ 。后基因组时代的特征之一就是临床遗传检测更加高效、快捷，由于癫痫与遗传因素的高度相关性，国际指南已经推荐遗传学检测为不明原因癫痫患者的标准检测手段。由于大多数患儿的癫痫表型无明显特异性特征，而且遗传异质性很高，多个基因可以出现同样的癫痫表型，因此家系全外显子组测序已经成为疑似遗传性癫痫的首选检测方法，如果阴性，继续进行染色体芯片检测；对于合并严重发育迟缓和（或）孤独症谱系障碍表型的患儿，染色体芯片检测也成为一线检测方法 ［ 3 ］ 。这些高效的临床遗传学检测方法方便了癫痫的病因学诊断，也带来了癫痫精准分子分型的重大机遇，同样也带来了一些挑战和困难，主要是对于遗传检测结果的解释，如果想确定所发现的基因遗传变异是真正致病原因，需要先确定该基因是真正的癫痫致病基因。2023年发表的癫痫基因评估研究，对截至2022年8月15日的所有PubMed已报道的、Clingen收录的以及已经用于商业化癫痫基因包的可能癫痫致病基因进行了详尽而严谨的评估定性，共纳入1 128个基因，评估结果显示202个基因由于证据不足或有争议，未被确认为癫痫致病基因，这就意味着如果在临床遗传检测中发现这已报道或者商用的202个基因中的任何一个存在致病性变异，不能直接认定这个基因变异是患者相关的致病基因变异 ［ 1 ］ 。专业遗传变异评级网站Clingene（ https：//search.clinicalgenome.org/kb/affiliate/10005？page=1&size=All&search=）对于123个已报道的癫痫致病基因进行了致病证据打分及分组，主要依据临床研究及基础研究证据质量进行评判，其中能直接确定为真正致病基因的只有90个（73.2%），不能确定为致病基因占11.4%（包括被证伪的10个基因+有争议的4个基因），确定为可能致病的占15.4%。综合这两个研究的结论，即使是Pubmed收录文章中已经报道的所谓癫痫致病基因也有可能被证伪。因此，当临床上发现的可能致病基因仅有很少量病例报道，缺乏基础研究证据或者基础研究质量比较差时，需要仔细甄别其真实致病性，如果临床医生本身缺乏这方面能力，可以直接登录Clingene网站查询该基因的致病性评级，作为判断参考，再结合临床表现以确定。准确的癫痫分子分型不仅能够指导临床的精准诊疗，还可以用于遗传咨询、产前诊断，因此对患者的遗传性病因作出准确、严谨的诊断非常重要。对遗传检测中发现的可能的致病基因、致病变异，首先应该根据上述方法确定其是否为真正的癫痫致病基因，然后根据国际、国内共识去判断该基因变异是否为致病性变异，最终还要根据既往已经报道同样基因所致癫痫的特点判断基因型-临床表现是否符合，如果符合则可以作出最终的病因学诊断，如果发现与既往所报道表型差异较大，则要非常谨慎，可以向专业的临床遗传病学专家请教或者进行包括临床、生物信息学及临床遗传学等多学科专家（multi-disciplinary team，MDT）的团队讨论，必要时进行基因检测数据的重分析甚至功能性研究以确定其致病性。
虽然后基因组时代仍然会有新的致病基因不断被发现，但随着时间的推移，当前全外显子组检测等技术所能达到的基因发现能力也会接近其极限，发现新基因的速度就会逐渐放缓。因此，近年来癫痫遗传学研究的重点之一已经转向对于已经确诊单基因遗传性癫痫的完整临床表型研究，这些研究的共同特点就是通过多中心尤其是国际多中心研究，积累足够多的相关病例，并且进行详细的临床表型鉴定及长期随访，通过必要的功能性研究以确定基因型-表型相关性，最终明确特定致病基因所致癫痫临床表现发生发展的自然病史及各种不同临床表现的完整表型。在癫痫遗传学领域，经常可以看到开始在严重的DEE中确定的致病基因，后续发现也可见于较轻的癫痫表型或者其他的癫痫表型。例如，STXBP1和KCNQ2基因变异最早发现的癫痫类型是新生儿Ohtahara综合征即一种最严重的癫痫表型——新生儿期起病的药物难治性癫痫，后续随着该基因致病性变异相关病例越来越多，逐渐发现这些基因也可以导致在癫痫和发育迟缓的严重程度方面差异很大的其他表型，包括没有新生儿期癫痫发作的婴儿癫痫性痉挛综合征以及没有癫痫发作的单纯神经发育障碍 ［ 4 ］ 。
随着已知癫痫基因中的新致病机制和变异逐渐被发现，新的临床表型也不断被发现。DNM1基因相关疾病是一种严重的DEE，其特征是严重肌张力减低、高度失律脑电图、West综合征演变为Lennox-Gastaut综合征以及重度至极重度的发育迟缓。最初确定的机制是DNM1基因中的ATP酶和蛋白质中间结构域内功能获得性错义变异干扰了蛋白质的异二聚体形成能力，同时增强了囊泡再循环。既往报道中DNM1基因最常见的变异曾被认为是DNM1蛋白一种主要剪接变体的剪切变异（c.1197-8G>A），最近被证实，这个变异实际上是DNM1蛋白在儿童大脑中表达最高的另一种剪接变体上的一个错义变异 ［ 5 ］ 。此外，有些致病基因的变异开始发现的都是通过显性负效应或功能缺失机制致病的，后续又发现有些新的变异被证明是以功能获得性方式致病的，而且其癫痫发作以及其他表型也与既往功能缺失性变异所致明显不同，例如SCN1A基因中新发现的功能获得性变异的表型为严重的早发性DEE，与Dravet综合征不同，其特征是癫痫一般在生后3个月内（多数在新生儿期）起病，常同时伴有关节挛缩和运动障碍 ［ 6 ］ 。对于儿童遗传性癫痫的表型鉴定，高质量的大队列自然病史研究以及相关的致病机制研究不仅可更好地综合诊治患儿、防治并发症，对于判断患儿的预后为其家庭提供更加精准的遗传咨询意见也有重要意义，也是开发新的治疗方法及判断疗效的重要基础。我国是人口大国，在队列研究方面具有得天独厚的优势，但是如果想把这种病例资源优势转化为临床研究成果，需要提高临床资料的质量（包括基于良好临床基本功的临床表型鉴定、长期规律随访、高质量的数据库建设），积极进行多中心合作以及开展与生物信息学和神经科学等领域专家通力协作的联合攻关及精准医学转化。
越来越多的证据表明基因诊断有可能显著影响治疗选择、预后，甚至关系到后续的患者管理（患者群及社区支持）及临床试验开展、新药开发。在一项横断面研究中，418例接受遗传诊断的癫痫患者中208例（49.8%）出现了临床诊疗变化；在167例有随访信息的患者中，125例（74.9%）的治疗变化与患者预后改善有关，常见的改善是癫痫发作的减少或完全控制［64.7%（108/167）］ ［ 7 ］ 。
后基因组时代的遗传性癫痫诊疗的新趋势就是逐渐形成一个从基础到临床的研究转化闭环，包括各种遗传检测方法确定致病性变异，通过细胞模型、模式动物以及患者特异性诱导性多能干细胞、脑类器官等作为研究对象阐明其致病机制，针对机制的作用靶点筛选药物或者开发新药，或者进行基因治疗试验，取得临床前研究证据后，再回到临床开展临床试验，确定新的有效治疗方法。目前的遗传性癫痫按照是否有精准治疗方法分成两组，第一组包括离子通道病、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路和遗传代谢疾病相关癫痫，均已存在一些基于其病理生理机制的靶向治疗；第二组包括其他遗传机制相关癫痫，如影响DNA转录、DNA修复、染色质重塑、突触通路的相关基因变异以及非编码扩展重复序列所致癫痫等，尚无可用的精准治疗方法 ［ 8 ］ 。
目前的精准治疗策略包括基于机制的靶向替代治疗（主要是遗传代谢性癫痫，例如ALDH7A基因相关的维生素B 6依赖癫痫的维生素B 6治疗等） ［ 9 ］ 、矫正离子通道功能异常（例如钠离子通道阻滞剂治疗SCN1A、SCN2A、SCN8A基因等钠离子通道亚基功能获得性变异相关癫痫等） ［ 9 , 10 ］ 、矫正突触功能异常（左乙拉西坦治疗STXBP1基因变异相关早发癫痫脑病、吡仑帕奈治疗SYNGAP1基因变异相关癫痫等） ［ 11 ］ 、基于癫痫的分子网络机制选择治疗药物（依维莫司治疗mTOR通道激活相关癫痫等） ［ 9 ］ 、基于变异致病机制进行“老药新用”治疗癫痫（食欲抑制剂芬氟拉明获批治疗SCN1A基因相关Dravet综合征等） ［ 12 ］ 。
后基因组时代的药物基因组学也有了长足发展，发现了大量有助于识别预测抗癫痫发作药物（anti-seizure medications，ASM）疗效、耐受性和不良反应风险的遗传变异。有研究通过PubMed系统性检索了40种ASM相关的药物基因组学文章，采用美国医学遗传学与基因组学学会指南及PharmGKB证据等级对基因变异功能注释、临床意义及临床可操作性进行评估，共纳入270篇文章，含19种ASM相关93个基因178个变异，最终有17个研究结果被重复证明，其预测6个ASM特有的药物基因组学结果的准确率高达95%；17个变异中有8个已获美国食品药品监督管理局核准具有药物遗传学预测意义，可用于临床实践；剩下的9个变异具有潜在的临床可操作性，并且可以附加额外的试验证据进行临床应用。研究同时也对遗传变异的诊断可预测性进行了评估，其中与卡马西平诱导的严重过敏反应（Stevens-Johnson综合征或坏死性表皮松解症）相关的HLA-B*15：02变异显示出诊断的高特异度（0.86）、灵敏度（0.79）和准确度（0.85） ［ 13 ］ 。
基因治疗无疑是后基因组时代最值得期待的可能改变遗传性癫痫病程的治疗方法。目前美国食品药品监督管理局未批准任何基因治疗方法用于遗传性癫痫。但是已有一些临床前研究取得了突破性进展，如反义寡核苷酸STK-001在Dravet综合征小鼠模型中增加了Scn1a转录本的表达，并降低了癫痫发作频率；进一步的研究显示，STK001将抑制性神经元兴奋性提高到基线水平 ［ 13 ］ 。
虽然后基因组时代对于癫痫的遗传学研究突飞猛进，在精准医学转化应用方面也取得了一些突破性进展，但是目前对大多数癫痫患者的治疗仍然停留在控制发作阶段，很少能够进行真正的针对病因的特异性治疗，而且抗癫痫发作治疗也还不够精准及个性化，这些局限性使得多达1/3的患者现有治疗效果并不理想。过去10年在癫痫病因精准诊断方面的实质性飞跃尚未完全转化为临床诊疗实践改善，在新基因发现、准确的基因变异致病性判断、基因相关癫痫的自然病史队列、精准个体化治疗策略、临床前机制研究以及临床试验转化为临床治疗的整个链条各个环节发展中仍存在巨大挑战 ［ 14 ］ 。这些挑战也为下一步的精准诊疗研究提供了巨大机遇，留下了很大发展空间，例如对于未能进行病因诊断的病例，新的方法和策略的应用将有助于明确其精准病因，包括利用不断增加的新遗传学研究成果及细分表型，重新分析已有的全外显子组和（或）基因组数据；利用高深度测序寻找嵌合变异；利用长读长三代测序检测外显子组和（或）基因组二代测序遗漏的复杂结构变异以及破坏拓扑相关结构域、长程非编码RNA或其他调控元件的非编码基因组变异；利用转录组学、DNA甲基化特征组学和代谢组学研究鉴定致病机制。这些工具虽然目前尚未集成到标准诊断检查中，但是它们的实用性正在逐渐增加，从而使得目前未确诊的患者将来能够得到精确诊断 ［ 15 ］ 。目前我国学者在癫痫的遗传学研究及精准治疗各个环节上均取得了长足进步 ［ 16 ］ ，也建立了良好的技术平台和人才队伍，如果能够充分发挥我国的巨大病例资源的优势，积极开展全国多中心研究与临床-基础-产业的多方全链条协作，就极有可能在癫痫的精准医学研究、新药开发以及新治疗策略如基因治疗研发等方面赶超国际先进水平，最终造福所有癫痫患者。![]()
