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范可尼貧血

范可尼貧血(Fanconi anemia)是一種罕見的常染色體隱性遺傳性血液系統疾病,屬於先天性再障,稱為Fanconi貧血(范可尼貧血),這類病人除有典型再障表現外,還伴有多發性的先天畸形(皮膚棕色色素沉著,骨骼畸形、性發育不全等)。其病因可能是染色體的異常。同時,還會伴有精子減少等其它特徵。經常與其它疾病伴發,因此科學家一直在探索這個疾病的根本病因。

科學家們發現,在范可尼貧血病人中,因缺少DNA螺旋的一個關鍵基因BRIP1,因此許多與它相互作用的基因便不能發揮功能,從而引發一系列伴隨疾病或癥狀,如BRCA1這個基因無法作用於DNA轉錄,因此導致它經常與腫瘤伴發。最新的揭示了范可尼貧血發病機理,以及DNA修復的關係,為治療該疾病提供了充分的遺傳學依據。

臨床表現

1. 貧血的一般表現,出血傾向及易感染。多見皮膚色素沉著,或片狀棕色斑,體格、智力可發育落後。無肝、脾、淋巴結腫大。

2. 先天畸形常見骨骼畸形,如拇指缺如或畸形、第一掌骨發育不全、尺骨畸形、腳趾畸形、小頭畸形等,也可有腎畸形,眼、耳、生殖器畸形,先天性心臟病等。

范可尼貧血診斷

(一)發病年齡 多於兒童期發病。男孩以4~7歲、女孩以6~10歲發病者較多。

(二)家族史 約10%~30%父母為近親結婚。

(三)實驗室檢查

1. 血象 典型表現為全血細胞減少。多先有血小板減少,逐漸發展為全血細胞減少。少數病例可僅一系或兩系細胞減少。貧血可呈大細胞性。網織紅細胞減少。粒細胞可見中毒顆粒。

2. 骨髓象 與再生障礙性貧血相同。可有灶性增生,可出現巨幼樣幼紅細胞。骨髓體外幹細胞培養示粒、紅系細胞集落減少。

3. 生化改變 約半數患兒出現氨基酸尿(多為脯氨酸尿),胎兒血紅蛋白增多(5%~15%)。紅細胞長期存在( 抗原(正常2歲前消失)。

4. 染色體異常 外周血淋巴細胞培養作染色體分析可見斷裂、單體交換、環形染色體等畸變。姐妹染色體交換減少更具診斷意義。

范可尼貧血的治療

(一)一般支持療法 同再生障礙性貧血。貧血重時應予輸血。

(二)激素療法 給予一種雄激素及一種皮質激素多數病例有效。常用羥甲烯龍[最多可用至5mg/(kg?d)]加較小量潑尼松[lmg/(kg?d)],一般於用藥後2~4個月即有明顯生血反應,用至血紅蛋白達正常水平後逐漸減量,以維持量維持血紅蛋白在正常低限水平。治療期間應注意肝功損害等毒副作用問題。

(三)有條件者可做骨髓移植。

預後

未用雄激素治療前,一旦出現貧血,5年生存率約為50%。經用激素治療後生存率大為提高,但有5%~10%病例發生急性粒細胞白血病或其他惡性腫瘤

研究進展

2014年7月7日, 《自然—通訊》雜誌在線發表了中科院生物物理研究所研究員劉光慧研究組及合作者的研究成果。該研究利用人多能幹細胞和基因組靶向編輯技術揭示了范可尼貧血症的致病機理,首次提出多組織幹細胞加速衰老或衰竭是其根本性病因,並發展出相應基因治療和藥物干預策略。

范可尼貧血症(FA)屬於先天再生障礙性貧血,是一種嚴重的常染色體隱性遺傳疾病,我國確診FA的患者正逐年增加,但尚無有效的藥物治療手段。

劉光慧研究組首次成功將攜帶FANCA基因突變的FA患者體細胞轉變為「非基因組整合型」誘導性多能幹細胞(iPSC),突破技術障礙,利用HDAdV介導的基因組靶向編輯技術,在患者iPSC中實現了對致病基因的原位矯正,並證明了該技術體系的安全性。更重要的是,研究人員在人組織幹細胞水平闡釋了FA的新型病因學基礎,首次揭示了FA患者「貧血」的根源不僅在於造血幹細胞的過早衰竭,還與其造血微環境細胞(間充質幹細胞)的加速老化密切相關。

在疾病治療方面,研究結果提示了經遺傳矯正的造血幹細胞可能在未來被應用於治療該疾病。同時,該研究利用幹細胞疾病模型首次篩選得到了可抑制范可尼貧血症幹細胞過早衰竭的小分子化合物,為實現該病的藥物治療奠定了基礎。

該工作由中國、美國和西班牙的科學家合作完成,相關研究成果已申請國家發明專利。(中國科學報)

范可尼貧血的實驗室診斷和治療進展

范可尼貧血( Fanconi anemia,FA)是一種常染色體或X連鎖隱性遺傳性疾病,以造血衰竭為主要臨床表現,常易並發各種軀體畸形及早發多種實體腫瘤,主要通過臨床表現及相關實驗室檢查進行診斷。

FA的臨床診斷主要依據完整的病史、臨床表現和相應的實驗室檢查,其中完整的病史包括患者的個人病史與其完整的家族史,當近親及家族其他成員出現貧血、血小板減少、肢體發育異常、乳腺癌、頭頸部腫瘤等均有助於診斷此病。

FA的臨床表現除主要的血液學異常外,還表現為軀體畸形、內分泌疾病、聽力下降、不孕不育及發生實體腫瘤等臨床表現。隨著人們對於FA分子機制認識的不斷深化,FA診斷與治療手段也有了很大的進展。現就FA的實驗室診斷與治療的進展作一綜述。

一、FA的實驗室診斷進展

1.染色體斷裂試驗:將FA患者的細胞暴露於雙環氧丁烷( diepoxybutane,DEB)和絲裂黴素C(mitomycin C,MMC)等DNA交聯劑中,以出現大量的染色體異常,尤其是染色體斷裂和環狀染色體形成為陽性結果。DEB誘導的染色體斷裂試驗已廣泛用於FA的初篩。

由於實體中存在嵌合現象(即同時存在2個或更多的基因型細胞),所以測定異常細胞的數量比僅檢測單個細胞的染色體異常更有價值。當然,染色體斷裂試驗也會出現假陽性,比如奈梅亨斷裂綜合征和羅伯茨綜合征患者的細胞暴露於DNA交聯劑後也會發生染色體畸變。儘管如此,此方法仍是FA初篩的常用方法。

2.外周血細胞周期檢測:無論在DNA交聯劑處理前後,FA患者細胞大多阻滯於細胞周期的G2/M期(4倍體),此點對於FA的診斷具有一定意義,但當FA患者伴有骨髓增生異常綜合征( myelodysplastic syndromes,MDS)或急性髓系白血病( acute myelocytic leukemia,AML)時,流式細胞檢測結果則容易出現假陰性結果。對於此類患者可以通過檢測體外培養的皮膚成纖維細胞進行鑒別診斷,但此項檢測目前臨床應用較少,多用於科研方面的研究。

3.互補實驗:將患兒的FA細胞感染攜帶有不同FA亞型的cDNAs反轉錄病毒,轉導帶有合適的FA互補群( FANC)cDNA後,即可糾正FA細胞如染色體斷裂和對DNA交聯劑高敏感的現象,但這種方法需要克隆不同的FA亞型基因,而且僅限於某些有條件的研究室進行,所以臨床使用受到很大限制。

另外,由於該方法需要知道已知亞型的基因,故對於在臨床上由未發現的突變基因所致的FA患者極易出現漏診。目前在國內這類互補實驗尚未開展,國外也主要用於臨床科學研究中。

4.測序分析:近年來基因檢測也已用於FA的診斷及分型,這種方法不僅可以發現新的突變基因,而且所檢測出的雜合突變基因對FA患者或FA基因攜帶者具有一定的臨床意義。FA途徑異常是FA發病的主要分子機制,已發現16種已知致病基因(FANCA、B、C、D1、D2、E、F、G、I、J、L、M、N、O、P與Q),存在16種相應的FA疾病類型。

目前臨床主要以互補實驗和突變分析確定FA患者的亞型,通常的分析策略是按FA發病率對基因進行排查,常見的檢測指標有FANCA、FANCB、FANCC、FANCE、FANCG及FANCD2。如果患者找到了突變,則定為相應類型,如若沒有就進一步再篩查。但有趣的是,即使是同樣亞型的FA患者其臨床表現和預後也有差異,而且單個基因突變也不能解釋FA患者的臨床表型。

研究發現,FANCC、BLM、BRCA2突變的FA患者乳腺癌發生風險明顯增高;FANCD2雜合突變者更容易發生T淋巴細胞白血病和精原細胞瘤。因此,FA患者臨床表現的異質性可能與患者不同的突變類型及攜帶的突變基因有關。我們課題組通過研究也發現不同FA突變基因攜帶者的臨床表現和對治療的反應可能存在一定的關係。

近年來,人們利用基因測序技術檢測相關基因突變以進行臨床診斷,但選擇測序基因大多是通過臨床表現推測患者為某種疾病後制定的,很可能出現漏診的情況。另外,目前臨床多採用一代測序技術,其費用昂貴,很難廣泛推廣應用。人們利用第二代高通量測序技術,結合微陣列技術而衍生出來的目標序列捕獲測序技術,可能為臨床提供了較快速、準確、廉價的診斷方法。

由於某些突變尚未經過確定是否與發病有關,或尚未在相關資料庫中出現,結果不能得到科學合理的解釋,故需要繼續通過臨床樣品收集與基礎實驗研究來發現更多的突變基因,為FA基因資料庫中提供更加全面的數據,服務於今後的FA診斷。

5.Western方法檢測FANCD2蛋白的泛素化:FANCD2蛋白在K561位點賴氨酸的單泛素化修飾是FA途徑發揮作用的關鍵環節。通過Western方法檢測FANCD2蛋白是否發生泛素化可以用於FA的診斷。值得注意的是,FANCD2蛋白的泛素化主要受到上游相關FA蛋白的影響,所以如果突變基因發生在FANCD2下游,則容易出現漏診的情況。

與基因測序相結合可以對FA做出較全面的診斷,尤其是臨床表現不典型但又懷疑為FA的患者。目前國內此項檢測多用於實驗研究,一些公司也開始進行這項檢查,但由於費用昂貴在臨床上還沒有得到推廣。

人們對於FA途徑蛋白複合物的研究越來越深入,不斷有新的與FA途徑或FA疾病相關的蛋白被發現,並從泛素化、磷酸化等角度研究這些蛋白在細胞周期、DNA損傷、腫瘤發生等FA途徑相關生物學事件中的分子調控機制。通過實驗發現更有效的介導FA發生的分子靶點,將會為FA患者提供更加直接和準確的診斷方法。

二、FA患者的治療進展

1.骨髓衰竭的治療:骨髓衰竭是FA患者最具特點的臨床表現。雄激素對部分FA患者的骨髓衰竭具有一定作用。人工合成雄激素,如羥甲烯龍和達那唑,對FA患者的造血功能缺陷發揮一定療效,但應考慮長期使用雄激素所引起的多種不良反應(如多毛症和肝腫瘤發生等)。造血幹細胞移植( hematopoietic stem cell transplantation,HCT)是FA患者骨髓衰竭最主要的治療方法。

因為FA患者DNA修復缺陷,過多的放療與化療會產生較大的毒副作用,因此儘早實行組織相容性同胞供者移植是最佳的治療選擇。如果移植前處理方案毒性較大,移植後會發生很多併發症,包括由放化療所致的物理損傷(包括肺和腎臟毒性以及靜脈閉塞性疾病),移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GVHD),免疫損傷,不育症和內分泌疾病等。

較好的HCT前處理方案,如減低劑量的環磷醯胺(烷化劑),基於福達拉濱的誘導強化方案(免疫抑制治療),或不進行照射,在保證植入成功率的前提下盡量減少這些併發症的發生率。

FA診療指南中對骨髓衰竭的治療提出以下建議,首先根據患者的中性粒細胞計數、血小板計數及血紅蛋白含量分為輕、中、重度三型,再根據不同的類型進行治療選擇。比如當中性粒細胞計數<1><50><80>

2.內分泌異常的治療:很多FA患者出現甲狀腺功能減退的癥狀。研究發現,以甲狀腺製劑治療身材矮小的FA患者7個月後可以明顯改善其生長情況,但對於長期使用生長激素是否能夠增加AML和其他癌症的發生風險仍存在爭議。對於糖尿病患者,則需通過檢查其胰島素水平等變化並予以相應處理。

3.癌症的處理:對於移植後FA患者,FA相關癌症的有效預防和早期治療成為新的挑戰。由於放療與化療對FA患者的毒副性作用較明顯,故FA患者相關癌症的治療策略不同於一般患者。FA患者何時開始預防癌症,何時又應結束是臨床管理的重點。

為此,FA患者必須每年進行骨髓檢測以排除早期惡性克隆擴增的可能性;經常檢查牙齦以排除早期口腔SCC的發生;女性FA患者應經常進行婦科檢查以早期發現宮頸部的scc。目前對於是否為所有的FA患者接種HPV疫苗仍有爭議。一些FA亞型存在特異的腫瘤類型,例如,FANCDl/BRCA2突變的FA患者早期易發生白血病或實體腫瘤。

4.FA治療展望:儘管FA的生物學研究有了很大進步,但關於造血幹細胞缺陷、發育異常以及骨髓衰竭的機制仍不清楚。研究發現,FA與DNA損傷修復密切相關,FA幹細胞DNA修復能力缺陷會使DNA對氧化應激或甲醛損傷等更加敏感。具有抗氧化作用的SIRT1激動劑白藜蘆醇可以補償FANCD2老鼠造血幹細胞的缺陷,提示減少內源性DNA損傷物質可能會對FA患者的造血幹細胞起到保護作用。

目前治療FA最好的治療方法為HCT及相關併發症的對症處理,隨著臨床經驗的積累和科技的發展,HCT方案已得到改進,基因治療等多種手段也正在研究中。向FA患者移植cDNA-相關的誘導多潛能幹細胞(induced pluripotent stem cells.iPSCs)可能成為治療FA的方法,這種方法可能會克服傳統基因治療的局限性和骨髓移植相關併發症。

當然,這種方法用於臨床還存在很多問題,如致癌基因和病毒介導基因的插入可增加腫瘤的形成。從iPSCs成功誘導出血細胞的前體細胞,成為長期的造血幹細胞,並用於FA患者的移植將成為一項挑戰性工作。儘管如此,iPSCs技術仍為FA患者組織相容性移植提供了新的思路。

總之,隨著診斷技術的提高和治療手段的改進,FA患者的診斷及治療有了新的變化趨勢,但新事物的出現必然具有利弊兩面性,只有通過不斷的機制研究與科學評價,才能為FA患者提供更加科學合理的治療方案與措施。

文章摘自《中華兒科雜誌》2014年11月第52卷第11期P833-834

文章作者:常麗賢 竺曉凡


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