罕見疾病研究現狀及展望

韓金祥 崔亞洲 周小艷

山東省醫藥生物技術研究中心，衛生部生物技術藥物重點實驗室，山東省罕少見病重點實驗室，山東省醫學科學院，濟南 250062

1. 罕見疾病的定義

目前,不同國家和地區對罕見疾病(Rare Diseases 簡稱RD)的認定標準存在一定的差異。WHO將罕見疾病定義為患病人數占總人口的比例在0.65‰～1‰之間的疾病或病變。美國規定RD是指患病人數少于20萬人(約占總人口的0.65‰)或高于20萬人但藥物研制和生產無商業回報的疾病；日本則規定，RD為患病人數少于5萬人(約占總人口的0.4‰)的疾病；澳大利亞規定，RD是指患病人數少于2000人(約占總人口的<0.1‰)的疾病；歐盟規定，RD是指患病率低于0.5‰并且是危及生命或長期困擾健康的疾病[1]。我國目前由于未對罕見病進行界定。但根據WHO定義的罕見疾病發生率及其他國家罕見疾病的人數估算，我國RD患病人數應在千萬以上。

2. RD病譜及分布

目前WHO已公布的RD有5000–6000種，約占人類疾病的10%。美國NIH建立的ORDR（office of Rare Diseases Research）的數據庫中包含6800多種RD，歐盟的orphnet數據庫公布了5781種RD，其中1500多種RD在歐洲的患病率已有統計數字報導。每周大約在醫學文獻上出現5種新的RD報導。據統計，80%的RD為罕見性遺傳病，還包含有部分的傳染病、自身免疫病等。多數罕見性遺傳病為單個基因突變導致，其中有2000多種罕見疾病已找到了致病基因。

如果僅考慮單一病種，罕見疾病患者數量很少，但罕見疾病患者總量十分巨大，據統計，歐盟的罕見疾病患者占歐盟27個國家總人口的6%，而美國的罕見疾病患者占到總人口的8%~12%。

我國RD疾病種類與受累人群數據未見報道。

此外，RD還具有時間、區域性特點，例如艾滋病，多年前屬于極罕見病，逐漸發展為罕見病，目前在特定人群中已成為常見病。一種遺傳或病毒性疾病在某一區域內可能是RD，而在另一地區就表現為常見病。例如麻風病在法國是RD，而在中非卻是常見病。地中海貧血癥，是一種遺傳性的貧血疾病，在北歐極為罕見，而在地中海地區卻很常見。“家族性地中海熱”在法國為RD，而在亞美尼亞卻為常見病。

3.RD的基礎研究概況

目前RD的基礎研究不僅在促進罕見病診斷、治療、預防方面起到很重要的作用，而且，可幫助我們了解一些具有相似癥狀的RD、甚至復雜疾病的病理機制，了解機體正常狀態下的基因功能。

例如在進行性肌肉骨化癥（Fibrodysplasia Ossificans Progressiva，FOP）[2]中發現的突變基因ACVR1同時也是其他具有異位骨化癥狀的疾病的相關基因，所以其可作為這類疾病的治療靶點。另外，對該疾病的研究發現BMP信號通路在軟骨內骨化中具有重要作用，這也為骨與軟骨修復的組織工程技術的發展提供了較好的參考依據。

2010年美國耶魯大學一個研究小組[3]發現幾種不同的大腦發育異常病癥（小頭畸形，腦裂畸形、巨腦回畸形和多小腦回畸形等）是由同一個單基因突變（WDR62）引起，其研究結果表明WDR62基因是人類大腦皮質發育所必須的。復合性結節性硬化病（Tuberous sclerosis complex，TSC)[4]是一種罕見的常染色體顯性遺傳疾病，由TSC1和 TSC2突變引起,突變后的基因失去了抑制MTOR通路的功能，導致MTOR通路被過度激活，而引發了全身各器官具有良性腫瘤生長的病變。與此相似，在很多常見癌癥（如：大腸癌、乳腺癌、肺癌等）也存在該通路過度激活的情況，所以復合性結節性硬化病也可作為其他惡性腫瘤的治療模型。SLC26A3是先天性失氯性腹瀉[5]（congenital chloride diarrhoea）的致病基因，而在一個腎病患兒中的基因組中也發現有該基因的突變，該患兒也確實有腹瀉的癥狀。Cockayne綜合癥、著色性干皮癥（xeroderma pigmentosum，X P)、毛發低硫營養不良（trichothiodystrophy，TTD)三種罕見疾病之間的突變基因存在交叉，一個基因突變可導致兩種或三種罕見病，而一種罕見病可包括幾個基因的突變，并且這些基因都與DNA修復有關，說明這些基因的產物在DNA的修復中有交互作用，可能引導我們發現細胞活動的新的分子機制[6]。X連鎖伴性淋巴增殖病（X-linked lymphoproliferative disease，XLP)由SAP（signaling lymphocyte activation molecule-associated protein)基因突變所致，2006年上海交通大學的一個研究小組[7]發現該基因產物可與PIX（PAK-interacting exchange factor）相互作用介導T細胞的激活。

鑒于基礎研究必需具有充分標本資源，所以，患者團體在RD的基礎研究中有舉足輕重的地位，如美國罕見疾病組織（The National Organization for Rare Disorders ，NORD）曾動員各成員加入到臨床試驗中來，FOP患者團體還對該疾病的基礎研究進行過資助[8]。有科學家[5]提出“基因組學正向罕見病領域轉移，罕見遺傳性疾病的基礎研究是我們了解常見病的基礎”。

4.RD的基礎研究方法

由于RD80%為遺傳病，所以研究RD的病因大都從致病基因的挖掘入手。對于遺傳方式為明顯的孟德爾遺傳且具有較高外顯率的疾病用連鎖分析（linkage analysis）和純合子定位（homozygosity mapping）的方法可找到致病基因。但對于極罕見或是已知患者數量較少的情況下，過去沒有較好的研究方法，但現在可用用大規模平行測序法（Massively parallel sequencing）。例如，2009年Ng等[9]利用該方法在4個不相關的FSS（Freeman–Sheldon syndrome)患者中驗證了其致病基因為MYH3。該策略又相繼在Schinzel–Giedion綜合癥[10]和Kabuki 綜合癥[11]中得到應用。

自2009年華盛頓大學的研究小組利用外顯子組測序（whole-exome sequencing）定位了米勒綜合征的疾病基因以來，外顯子測序先后在Joubert綜合征、大腦發育異常病癥等罕見疾病的基因定位上得到了廣泛的應用，研究結果均發表在《Nature》等高端雜志上。雖然外顯子只占基因組的1%，但在這1%的基因組中，發現了超過85%的突變都能導致孟德爾疾病。相對于全基因組測序，外顯子測序不但在成本上有所降低,而且適用于家系樣本少，表型不能反映遺傳類型的罕見疾病。

但對于一些樣本量極少的疾病可通過剖析細胞功能的變化而找到致病基因。其中，永生化細胞系的建立在其中起到重要作用。

5.RD的基礎研究成果向臨床應用的轉化

5.1 診斷 目前，RD的診斷是困擾醫師和患者的主要問題。很多醫師的RD知識匱乏，對患者的癥狀不了解，常常出現誤診，導致患者錯過最佳治療時間。據美國NCOD(National Commission on Orphan Diseases)報道，15%的罕見病患者要花費平均五年的時間才能得到正確的診斷。根據文獻報道，罕見病患者大多通過互聯網自我初步診斷，而后再做生理檢查以證實，有學者形象的稱“Doctor Google”[12]。

近年來，隨著基礎研究在RD領域的快速發展，部分RD的病理機制得到揭示，生物化學、酶學、分子生物學、細胞遺傳學等診斷檢測方法也相繼出現。例如2,4-二硝基苯肼試驗、硝普鹽實驗可用于診斷苯丙酮尿癥，甲苯胺藍試驗可用于診斷粘多糖病，FISH技術可用于染色體缺失疾病的診斷等。

由于大多數罕見病為遺傳病，其發病機制也尚未搞清，所以，基因檢測是最有潛力的一種罕見病診斷方法，基因檢測技術不但能夠驗證疾病的臨床診斷，提供給病人準確的遺傳咨詢服務，還能夠用于致病基因攜帶者的檢測和產前診斷。在過去的十年中，隨著人基因組計劃的完成，罕見遺傳疾病的致病基因挖掘速度不斷加快，但這些發現向臨床應用的轉化卻相對滯后。

多數基因診斷中心認為RD的基因診斷不但成本高，也無利可圖，所以他們不會考慮涉足該領域。為此，美國ORDR設立CETT(Collaboration Education and Test Translation)計劃，資助罕見疾病基因診斷實驗室的建立。歐盟的orphnet網站公布了歐盟15個成員國的RD診療機構和分子診斷實驗室。芝加哥大學與GeneDX公司的合作[13]提示我們基礎研究實驗室與分子診斷實驗室之間的密切合作是解決上述問題的有效途徑，他們的主要理念是從樣本采集到儲存都在分子診斷試驗室進行，可分少量樣本到基礎研究室，待得出研究結果后，分子診斷實驗室再進一步有償驗證試驗結果，這樣不但能夠保證科學研究的進行，滿足患者基因診斷的需要，還能夠達到盈利機構的目的。

基因檢測不但能夠幫助醫師進行診斷，還能夠通過檢測結果的共享來吸引更多的研究者參與到該領域中來，例如可進行基因型與表型關系。

5.2 RD藥物（孤兒藥）研發 澳大利亞、美國、新加坡、日本、歐盟、我國臺灣省等分別于1977年、1983年、1991年、1993年、2000年頒布《罕見病藥物法》，立法主要通過設立市場排他期限，減免臨床試驗費用稅收，激勵藥品生產企業研發生產孤兒藥，保證孤兒藥研發生產企業的利潤。立法以來，美國、歐盟分別上市孤兒藥物300多種和50多種，批準孤兒藥物研發方案2000多項和600多項。孤兒藥的應用使RD患者的生存質量得到了極大地改善。2009年Harald等[1]統計研究顯示RD研究向藥物研發轉化的成功率決定于疾病種類、科學研究產出量（論文發表數量）及疾病的患病率三個條件。統計顯示，對于患病率相對較低的RD種類，相應的基礎研究較少，也導致罕有針對這類疾病的孤兒藥的研發。根據美國OOPD（Office of Orphan Products Development）公布的資助情況，目前在美國開發的和正在開發的孤兒藥物集中于罕見腫瘤（24%）及罕見代謝性疾病（14%）[14]，這與疾病的患病率有關。所以，在《罕見病藥物法》中應增加針對特定疾病的激勵措施，而不是僅僅針對普遍意義上的“罕見病”。在這些孤兒藥中，大多都是通過化合物的篩選而得到，通過生物技術手段設計靶向藥物的極少。

5.3 RD治療方法 除了藥物治療，其他用于RD 的主要治療方式為造血干細胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HCT）、酶替代療法(Enzyme replacement therapy)和基因治療（Gene therapy）。其中，原發性的免疫缺陷疾病的治療報導較多，來自美國和英國的十幾位科學家及醫師對其診斷、治療給出了專業的指導方案，并強調了造血干細胞移植在治療中的重要性[15]。

遺傳病存在表型異質性，所以在選擇基因治療策略之前，應明確3個基本參數：基因突變是否導致功能獲得或缺陷；基因產物的功能是否影響到了細胞的存活和生長；該基因是否有組織特異性。基因治療策略大體可歸為四種：第一，添加與突變基因相對應的正常基因，這種策略最適用于功能缺失突變；第二，修飾信使RNA，避免突變會帶來的后果，這種策略在突變外顯子可有可無的情況下適用；第三，抑制突變基因的表達。這種策略有益于抑制功能獲得蛋白的表達或抑制隱藏的剪接位點，從而抑制異常的有害的剪接產物的生成。這種策略中以干擾RNA最具代表性；第四，基因修復是一種扭轉基因突變的巧妙方法，用一種嵌合蛋白（包括DNA序列特異結合結構域和一種核酸內切酶），誘導DNA位點特異的雙鏈切割。同時將野生型序列導入細胞內，作為同源重組修復的底物。鋅指蛋白與FOK1核酶的復合物已經在細胞水平上成功用于X連鎖的重癥聯合免疫缺陷病（X-linked severe combined immunodeficiency，SCID-X1）致病基因IL2RG的修復[16]。

6.我國RD的研究現狀及展望

我國的RD研究起步并不太晚，上世紀八十年代，林貴、王成林等即關注并從事相關的研究，并創辦《罕少見疾病雜志》，1999年，王成林等編著的《罕少見病的診斷與治療》是我國的第一本RD專著。但相對于歐美等發達國家，我國的罕見疾病研究和醫療情況一直未受到政府和社會的重視和關注。

近年來，我國學者利用我國的RD標本資源在開展RD的基因定位上取得了一些成就。2006年Li等[17]利用罕見的我國屈側網狀色素異常（reticulate pigmented anomaly of the flexures）疾病的家系標本對該疾病的致病基因進行了定位。2010年wang等利用163個中國漢族死產或流產的神經管畸形胎兒研究發現VANGL2的基因突變可導致胎兒致死性的神經管畸形，為系統研究人類神經管畸形發生的分子機制奠定了基礎，該研究成果發表在世界著名的《新英格蘭雜志》上。但是，總體來講，我國對RD的研究主要集中在尋找已報導突變基因的新的突變位點上，甚至，對大多數罕見疾病來講，僅限于病例的個案報道或零星的研究報道，有限的相關實驗室因經費、人才等條件的限制舉步維艱，少有成果呈現，我國的RD資源沒有得到有效的利用。至今我國仍無自主研制的RD藥物上市，甚至連RD的概念尚未官方定義。

近幾年，隨著我國經濟社會的發展，特別是中央政府對民生的高度重視，RD問題越來越受到從政府到民眾的關注。全國人大代表、政協委員孫兆奇、李定國等多次在全國兩會上提議案，學者王靜波、孫兆奇等分別在世界著名的綜合性醫學雜志《柳葉刀》發表述評，呼吁社會關注RD，制定我國《罕見疾病防治法》，促進罕見病患者獲得可持續的醫療保障。2009年，我國《新藥注冊特殊審批管理規定》頒布實施，將RD用藥的審批列入特殊審批范圍；2010年5月，上海市政協召開“建立罕見遺傳病基本醫療保障機制”專題討論會；2010年10月，我國首家省級罕見病協會組織即“山東省罕見病防治協會”成立，山東省政府還同時建設成立“山東省罕見疾病重點實驗室”。標志著我國RD研究進入一個嶄新的時期。但是，由于我國罕見病防治領域底子薄弱、欠賬甚多，罕見病的防治任務任重道遠。我們認為當務之急應開展如下工作：

（1）呼吁政府盡快立法 罕見病患者是典型的弱勢群體，罕見病家庭是典型的貧困家庭，罕見病防治是典型的民生問題。目前,因無法可依，我國對罕見病尚無官方定義，防治工作既無條件也很難開展。根據世界衛生組織的定義及其他國家的數據推算中國有罕見病患者 千萬以上。我國RD的治療和藥物研究目前處于困境之中，罕見病的治療藥物幾乎全部為國外進口。只有立法后，在國家層面上開展有效的防治工作，罕見病的防治才可能取得更好的效果。

（2）開展RD全國病譜及分布調查，摸清我國RD的發病情況及規律 近幾年來，我國的某些機構已經開始著手某些罕見病的流行病學分析。例如，2002年中國建立國家克雅氏病（Creutzfeldt-Jakob disease，CJD)監督系統，并且2008年，中國疾病預防控制中心等幾家研究機構以該系統為基礎對2006~2007年間中國的CJD患者做了流行病學及臨床癥狀分析[18]。2009年Guo等[19]對鼻咽腺癌（nasopharyngeal adenocarcinoma）做過一項回顧性研究。黃韌帶骨化（ossification of the ligamentum flavum，OLF)過去被認為是一種罕見病，但是Guo等[20]對隨機抽取的1736名中國南方人進行X線篩查發現OLF在中國并非罕見病。但是，相對于我國龐大的罕見疾病群體，現有的罕見疾病的統計數據十分有限。由此，建議建立全國性的管理機構、學術組織和協作網，確定我國罕見病的種類，逐步建立全國性罕見病上報制度，這是推動立法的重要依據。

（3）在國家層面上大力開展RD學術研究 一方面，目前當務之急是找到好的診斷方法、治療方法，減輕病人及其家庭的痛苦。罕見疾病的基礎研究是了解疾病機制、改善診斷技術、發展新的治療措施的主要途徑。隨著基因組學的快速發展及其向罕見疾病領域的傾斜，已有很多罕見疾病的致病基因被挖掘，并且某些研究成果已經成功地用于臨床輔助診斷或治療，為罕見病患者改善生活質量甚至恢復正常人生活創造了新的機會。遺憾的是，這些基礎研究成果向臨床應用的轉化顯著滯后，其中一個重要原因是患者不集中，二因為患者資源較少，很難開展臨床試驗或進行詳細的病理機制研究，導致不易得到藥物靶點。所以，建立全國甚至全球的罕見疾病網絡至關重要。鑒于我國罕見病資源相對豐厚，建議盡快建立我國的罕見病資源庫，為RD致病機制的研究提供條件，為我國在不久將來在RD研究領域走在世界前列奠定基礎。

不僅如此，罕見病的研究也為復雜常見疾病的研究找到了切入點，雖然在其被作為復雜疾病的模型方面還存在爭論[21]，但其在了解復雜疾病的病理機制中的確有重要作用，未來應該通過更深入的基礎醫學研究，將罕見病與常見病聯系起來，不斷地揭示疾病和生命的本質[22]。

1.Heemstra, H.E., et al., Translation of rare disease research into orphan drug development: disease matters. Drug Discov Today, 2009. 14(23-24): p. 1166-73.

2.Shore,E.M.and F.S.Kaplan,Insights from a rare genetic disorder of extra-skeletal bone formation, fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP).Bone, 2008. 43(3): p.427-33.

3.Bilguvar, K., et al., Whole-exome sequencing identifies recessive WDR62 mutations in severe brain malformations. Nature. 467(7312): p. 207-10.

4.Inoki, K. and K.L. Guan, Tuberous sclerosis complex, implication from a rare genetic disease to common cancer treatment. Hum Mol Genet, 2009. 18(R1): p. R94-100.

5.Check Hayden, E., Genomics shifts focus to rare diseases. Nature, 2009. 461(7263): p. 458.

6.Bohr, V.A., M. Sander, and K.H. Kraemer, Rare diseases provide rare insights into DNA repair pathways, TFIIH, aging and cancer center. DNA Repair (Amst), 2005. 4(2): p. 293-302.

7.Gu, C., et al., The X-linked lymphoproliferative disease gene product SAP associates with PAK-interacting exchange factor and participates in T cell activation. Proc Natl Acad Sci U S A, 2006. 103(39): p. 14447-52.

8.Shore, E.M., et al., A recurrent mutation in the BMP type I receptor ACVR1 causes inherited and sporadic fibrodysplasia ossificans progressiva. Nat Genet, 2006. 38(5): p. 525-7.

9.Ng, S.B., et al., Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes. Nature, 2009. 461(7261): p. 272-6.

10.Hoischen,A., et al.,De novo mutations of SETBP1 cause Schinzel-Giedion syndrome. Nat Genet.42(6): p. 483-5.

11.Ng, S.B., et al., Exome sequencing identifies MLL2 mutations as a cause of Kabuki syndrome. Nat Genet. 42(9): p.790-3.

12.Bouwman, M.G., et al., 'Doctor Google' ending the diagnostic odyssey in lysosomal storage disorders: parents using internet search engines as an efficient diagnostic strategy in rare diseases. Arch Dis Child. 95(8): p. 642-4.

13.Das, S., S.J. Bale, and D.H. Ledbetter, Molecular genetic testing for ultra rare diseases: models for translation from the research laboratory to the CLIA-certifieddiagnostic laboratory. Genet Med, 2008. 10(5): p. 332-6.

14.Griggs, R.C., et al., Clinical research for rare disease: resonance imaging scans.OLF (Phila Pa 1976).35(1):p.51-6.

15.Griffith, L.M., et al., Improving cellular therapy for primary immune deficiency diseases: recognition, diagnosis, and management. J Allergy Clin Immunol, 2009. 124(6): p. 1152-60 e12.

16.Porteus, M.H. and D. Carroll, Gene targeting using zinc finger nucleases. Nat Biotechnol, 2005. 23(8): p. 967-73.

17.Li, C.R., et al., A gene locus responsible for reticulate pigmented anomaly of the flexures maps to chromosome 17p13.3. J Invest Dermatol, 2006. 126(6): p. 1297-301.

18.Shi, Q., et al., Surveillance for Creutzfeldt-Jakob disease in China from 2006 to 2007. BMC Public Health, 2008. 8: p. 360.

19.Guo, Z.M., W.W. Liu, and J.H. He, A retrospective cohort study of nasopharyngeal adenocarcinoma: a rare histological type of nasopharyngeal cancer. 2009. 34(4): p. 322-7.

20.Guo,J.J.,et al.,Prevalence, distribution,and morphology of ossification of the ligamentum flavum:a population study of one thousand seven hundred thirty-six magneticopportunities, challenges, and solutions. Mol Genet Metab, 2009. 96(1): p. 20-6.

21.Talbot, K., The study of rare diseases: butterfly collecting or an entree to understanding common conditions? Pract Neurol, 2007. 7(4): p. 210-1.

22.王成林，重視艾滋病相關的罕少疾病診治研究--讀《艾滋病臨床病理學》[J] 罕少疾病雜志，2003, 10(2).