精准医疗，如何破解诊断难题
2015-10-20 14:10:00
编者按：“精准医学”无疑是2015年医学界最火爆的关键词之一。2015年11月13日-15日召开的第六届北京协和医院转化医学大会主题是为“中国转化医学与精准医学发展”。为了大会预热，院报开设精准医学专栏。在今年第13期院报上，内分泌科李乃适副教授撰文对精准医学及在糖尿病诊治中的应用进行了深入浅出的介绍。本期院报以协和医院的多项研究为例，让大家更加直观地感受已经或者正在走入临床的精准医疗。
1、新标志物有望微创诊断胰腺癌
6月25日，国际外科学顶级杂志《外科学年鉴》在线发表了来自北京协和医院联合多中心的一项研究成果，循环血miRNAs可用于鉴别诊断胰腺癌，有望成为胰腺癌的新型微创诊断标志物。
胰腺癌是恶性程度最高的消化道肿瘤，5年生存率低于5%。胰腺癌不仅恶性度高，而且现阶段缺乏早期发现的诊断指标。全世界的胰腺外科医生都在寻找能够早期精确诊断胰腺癌的方式。协和医院赵玉沛院士、张太平教授等所带领的课题组联合国内6个胰腺中心，共收集了454名术前胰腺疾病及健康人的外周血样品，开展了探索期、小样本验证期、大样本验证期的三阶段、多中心临床研究。
课题组通过包含671条miRNAs信息的低密度芯片对胰腺癌、慢性胰腺炎及健康人的血液标本进行检测，选取表达异常的29条miRNAs进行小样本验证。使用实时定量的多聚酶链式反应的方法检测这29条miRNAs的表达情况时，发现具有鉴别诊断潜在价值的miRNAs13条。课题组再从全国收集的360例血标本中进一步探索其相应的诊断价值，发现miR-486-5p和miR-938在鉴别胰腺癌与正常人、慢性胰腺炎时，敏感性与特异性不亚于经典的血清学标志物CA19-9，有望成为胰腺癌新的、微创的诊断标志物。
今后，在已有的胰腺癌的蛋白组学研究、胰腺癌循环血miRNAs研究、早期诊断与规范化治疗研究基础上，研究团队将进一步探索多条miRNA联合诊断的价值，以期找到鉴别胰腺癌与慢性胰腺炎更适合的诊断标志物。
2、干燥综合征新易感基因被发现
由风湿免疫科张奉春教授和李永哲研究员领衔的全国41家机构研究人员，通过全基因组关联研究（GWAS）鉴定出中国汉族人群中原发性干燥综合征（pSS）一个全新的易感位点，相关论文发表在国际顶级专业期刊《自然•遗传学》杂志上。
pSS是以外分泌腺受累为主的全身性、慢性炎症性自身免疫病是最常见的风湿免疫病。中国流行病学调查显示其患病率为0.29%～0.77%。
为揭示pSS致病的遗传因素，研究人员对汉族人群展开了一项三阶段全基因组关联研究。通过对1845例病例和3777例健康对照样本的分析（均为中国汉族），研究人员鉴定出了一个全新pSS易感位点rs117026326(位于GTF2IRD1-GTF2I)，并证实了既往在欧洲人中报道的STAT4、TNFAIP3和MHC区域的关联性。通过精细定位GTF2I周围区域，研究人员证实CTF2I中的rs117026326显示最显著关联性，从而鉴定出了7q11.23位点上的GTF2I是原发性干燥综合征的一个新易感位点。今后研究组将进一步开展基因功能研究，从而揭示遗传因素在pSS发病机制中的作用。
该项研究是世界上首个pSS的全基因组关联研究，该研究对帮助科学家深入了解汉族人群pSS发生的分子机制、风险预测和预防，以及pSS临床诊断、个体化治疗和新药研发具有重要意义。
3、先天脊柱侧凸重要致病基因锁定
北京协和医院与复旦大学、首都儿科研究所、美国贝勒医学院等国内外多家单位合作完成的研究成果——TBX6基因无效变异联合常见亚效等位基因导致先天性脊柱侧凸。该研究以原创性论著形式，发表在《新英格兰医学杂志》上。
先天性脊柱侧凸（CS）是由于胚胎期脊柱发育异常导致的三维畸形，是造成青少年残疾的主要疾病之一，具有进展快、畸形重、并发症多等特点。
邱贵兴院士及其团队与国内外多家单位合作，采用先进的比较基因组杂交芯片技术，在国际上首次解析了先天性脊柱侧凸患者的全基因组拷贝数变异，发现散发先天性脊柱侧凸患者的基因组16p11.2区域内存在大片段的DNA缺失，并将缺失区域内的TBX6基因确认为致病基因。在机制探寻中发现，TBX6基因的缺失、无义或移码等不同形式的无效变异本身还不足以导致先天性脊柱侧凸，通常需要联合一个常见的TBX6亚效等位基因来共同致病。进一步分析病例的临床特征发现，此类突变所致的脊柱畸形在临床表型上具有高度的一致性，因而首次提出了TBX6相关性先天性脊柱侧凸这一概念。
这项研究不仅首次揭示了TBX6是迄今最重要的先天性脊柱侧凸致病基因，而且解释了TBX6基因致病的复合遗传机理。该研究发现，高达7.5%的先天性脊柱侧凸患者存在16p11.2区域罕见变异（正常人群为3/万）这一独特现象，TBX6基因变异在先天性脊柱侧凸的贡献率可高至11%，为先天性脊柱侧凸早期诊断及遗传咨询等提供了理论依据。
4、多科协作精准诊治肿瘤相关低磷骨软化病
住在骨二病房的赵先生来自安徽，听说明天就可以上手术台彻底去除病根儿，他的脸上露出了欣喜的表情。“三年前我开始出现不明原因的骨痛，膝盖、腰，疼得连自己翻身都做不到。这样人不人，鬼不鬼，走遍大小医院都查不出原因，最后来到北京协和医院内分泌科，才知道自己得的是肿瘤相关性低磷骨软化症。”
据内分泌科夏维波教授介绍，全球有文献报道的肿瘤相关低磷骨软化仅300多例，而在协和医院内分泌科确诊的病例就有100多例。这种病的病因往往是身体某个部位长了一个肿瘤，虽然通常是良性，病灶也不大，但能造成体内严重的的磷和维生素D的代谢紊乱，导致全身骨骼矿化异常，出现骨骼疼痛和变形，致畸致残。这种病诊断困难，最大的难点在于病灶往往非常隐蔽，仅约10%患者能够通过常规方法找到病因。为此，北京协和医院成立了以内分泌科、骨科、核医学科、放射科、耳鼻喉科、口腔科和病理科等科室组成的代谢性骨病多科协作团队，对此类疾病进行精准诊断，精准定位和精准治疗。
在核医学科朱朝晖教授等的潜心研究下，北京协和医院于2012年建立了一种新的PET/CT诊断方法，利用这种肿瘤大量表达生长抑素受体的特征，以镓-68标记“奥曲肽”作为特异的分子探针，注射到患者体内后会自动寻找肿瘤，并在肿瘤中聚集，最后通过正电子发射断层扫描及计算机成像，可以非常灵敏、精准地找出隐藏在体内的特殊肿瘤。赵先生的PET/CT结果显示，在他右侧的股骨头头颈交界处长了一个直径1cm左右的肿瘤，这就是引起他骨头疼痛和反复骨折的病根了。
只要能够完整切除病灶，赵先生的血磷水平会在几小时内恢复到正常水平，软弱的骨骼也会逐渐强壮。重新站立行走，步入正常人的生活和工作将不再是梦想。
5、Danon病研究或将改写心肌病指南
Danon病是LAMP2基因突变导致的一种溶酶体贮积病临床表现为心肌病、骨骼肌病和智力发育迟缓的三联征。
2013年，一份来自欧洲心脏协会（ESC）关于心肌疾病的专家声明引用了一篇名为《Danon病是左心室向心性肥厚的病因》的论著，提示心肌向心性肥厚的病因除传统认识中的高血压、主动脉瓣狭窄、心肌浸润性疾病外，还应关注Danon病的可能性。这篇可能改写心肌疾病全球指南的论著就来自北京协和医院。
这项研究有一定的偶然性，心内科程中伟副教授在门诊接诊了一例15岁男孩，心电图示WPW综合征，拟行射频消融术收入院。临床检查发现该患者还存在肌肉病变和智力障碍，超声心动图和心脏核磁共振均提示左心室呈向心性心肌肥厚。通过大量文献检索，医生认为该患者高度疑诊Danon病。随后的心内膜心肌活检提示，患者心肌细胞内有大量糖原颗粒沉积。进一步提取该患者外周血做LAMP2（溶酶体相关膜蛋白2）基因扩增及测序，发现其确实存在有致病意义的LAMP2基因突变，最终确诊为Danon病。
该病例确诊后，心内科方全教授指出Danon病可能是向心性心肌肥厚的病因之一。随后，程中伟等对既往6年心内膜心肌活检不能确诊的向心性心肌肥厚病例的血标本全部进行LAMP2基因检测，又确诊了另外2例Danon病。
该研究以论著的形式发表在2012年的《欧洲心脏杂志》后，引起了国外心血管学界的高度重视，AHA/ACC心肌病指南起草委员会主席Barry J. Maron教授为此专文述评，称此次中国学者以临床研究形式发表的报道，不仅提高了医学界对于Danon病的关注，也增加了心血管学界对于该病的认识及理解，此外还对基因诊断及基因治疗应用于心肌疾病起到了巨大的推动作用。
6、罕见肺疾病精准诊断新手段
针对罕见肺疾病的精准诊断，也有多项研究成果提供了帮助。
囊性纤维化（CF）一直被认为是欧美白种人独有且常见的常染色体隐性遗传病，亚洲及中国罕见。中国人CF相关的研究几乎是个空白。北京协和医院呼吸科与基础医学研究所医学遗传学系的合作研究发现，CF在中国人中的发病情况可能并不少，如何筛查是关键。在过去两年时间中，该团队通过建立发汗试验和基因检查诊断了7例中国CF患者。国际期刊《呼吸》将本研究作为重点推荐文章，提示基于欧美CFTR突变谱建立的CF筛查平台对中国裔的患者可能并不适用；临床医生应该关注那些临床表型并不典型的中国裔CF患者。呼吸内科田欣伦副教授称：“该研究可能揭示了我国大量CF患者的冰山一角，通过建立新的筛查平台，将使更多CF患者得到及时诊断和治疗。”
肺泡蛋白沉积症（PAP）过去只能采取创伤性肺活检手段进行确诊，呼吸内科副主任徐凯峰教授等通过对31例特发性PAP患者、15例其他肺部疾病患者和25例健康人群进行对照研究，检测各血清标本中GM-CSF自身抗体（粒-巨噬细胞集落刺激因子自身抗体）的含量，发现GM-CSF自身抗体诊断特发性PAP的敏感性和特异性均接近100%。课题组自制GM-CSF自身抗体诊断试剂盒让90%以上的PAP患者将不用活检即可确诊，使传统的诊断流程发生了根本性改变。
徐凯峰等还对另一种罕见肺疾病——淋巴管肌瘤病（LAM）开展研究，将血清VEGF-D（血管内皮细胞生长因子-D）指标用于诊断LAM，发现该试剂的诊断敏感性和特异性达96%和100%。进一步数据分析显示，VEGF-D在血液中的水平与疾病严重度相关，不仅简化了诊断流程，还可作为生物学标记，对疾病严重度进行动态监测。
1、新标志物有望微创诊断胰腺癌
6月25日，国际外科学顶级杂志《外科学年鉴》在线发表了来自北京协和医院联合多中心的一项研究成果，循环血miRNAs可用于鉴别诊断胰腺癌，有望成为胰腺癌的新型微创诊断标志物。
胰腺癌是恶性程度最高的消化道肿瘤，5年生存率低于5%。胰腺癌不仅恶性度高，而且现阶段缺乏早期发现的诊断指标。全世界的胰腺外科医生都在寻找能够早期精确诊断胰腺癌的方式。协和医院赵玉沛院士、张太平教授等所带领的课题组联合国内6个胰腺中心，共收集了454名术前胰腺疾病及健康人的外周血样品，开展了探索期、小样本验证期、大样本验证期的三阶段、多中心临床研究。
课题组通过包含671条miRNAs信息的低密度芯片对胰腺癌、慢性胰腺炎及健康人的血液标本进行检测，选取表达异常的29条miRNAs进行小样本验证。使用实时定量的多聚酶链式反应的方法检测这29条miRNAs的表达情况时，发现具有鉴别诊断潜在价值的miRNAs13条。课题组再从全国收集的360例血标本中进一步探索其相应的诊断价值，发现miR-486-5p和miR-938在鉴别胰腺癌与正常人、慢性胰腺炎时，敏感性与特异性不亚于经典的血清学标志物CA19-9，有望成为胰腺癌新的、微创的诊断标志物。
今后，在已有的胰腺癌的蛋白组学研究、胰腺癌循环血miRNAs研究、早期诊断与规范化治疗研究基础上，研究团队将进一步探索多条miRNA联合诊断的价值，以期找到鉴别胰腺癌与慢性胰腺炎更适合的诊断标志物。
2、干燥综合征新易感基因被发现
由风湿免疫科张奉春教授和李永哲研究员领衔的全国41家机构研究人员，通过全基因组关联研究（GWAS）鉴定出中国汉族人群中原发性干燥综合征（pSS）一个全新的易感位点，相关论文发表在国际顶级专业期刊《自然•遗传学》杂志上。
pSS是以外分泌腺受累为主的全身性、慢性炎症性自身免疫病是最常见的风湿免疫病。中国流行病学调查显示其患病率为0.29%～0.77%。
为揭示pSS致病的遗传因素，研究人员对汉族人群展开了一项三阶段全基因组关联研究。通过对1845例病例和3777例健康对照样本的分析（均为中国汉族），研究人员鉴定出了一个全新pSS易感位点rs117026326(位于GTF2IRD1-GTF2I)，并证实了既往在欧洲人中报道的STAT4、TNFAIP3和MHC区域的关联性。通过精细定位GTF2I周围区域，研究人员证实CTF2I中的rs117026326显示最显著关联性，从而鉴定出了7q11.23位点上的GTF2I是原发性干燥综合征的一个新易感位点。今后研究组将进一步开展基因功能研究，从而揭示遗传因素在pSS发病机制中的作用。
该项研究是世界上首个pSS的全基因组关联研究，该研究对帮助科学家深入了解汉族人群pSS发生的分子机制、风险预测和预防，以及pSS临床诊断、个体化治疗和新药研发具有重要意义。
3、先天脊柱侧凸重要致病基因锁定
北京协和医院与复旦大学、首都儿科研究所、美国贝勒医学院等国内外多家单位合作完成的研究成果——TBX6基因无效变异联合常见亚效等位基因导致先天性脊柱侧凸。该研究以原创性论著形式，发表在《新英格兰医学杂志》上。
先天性脊柱侧凸（CS）是由于胚胎期脊柱发育异常导致的三维畸形，是造成青少年残疾的主要疾病之一，具有进展快、畸形重、并发症多等特点。
邱贵兴院士及其团队与国内外多家单位合作，采用先进的比较基因组杂交芯片技术，在国际上首次解析了先天性脊柱侧凸患者的全基因组拷贝数变异，发现散发先天性脊柱侧凸患者的基因组16p11.2区域内存在大片段的DNA缺失，并将缺失区域内的TBX6基因确认为致病基因。在机制探寻中发现，TBX6基因的缺失、无义或移码等不同形式的无效变异本身还不足以导致先天性脊柱侧凸，通常需要联合一个常见的TBX6亚效等位基因来共同致病。进一步分析病例的临床特征发现，此类突变所致的脊柱畸形在临床表型上具有高度的一致性，因而首次提出了TBX6相关性先天性脊柱侧凸这一概念。
这项研究不仅首次揭示了TBX6是迄今最重要的先天性脊柱侧凸致病基因，而且解释了TBX6基因致病的复合遗传机理。该研究发现，高达7.5%的先天性脊柱侧凸患者存在16p11.2区域罕见变异（正常人群为3/万）这一独特现象，TBX6基因变异在先天性脊柱侧凸的贡献率可高至11%，为先天性脊柱侧凸早期诊断及遗传咨询等提供了理论依据。
4、多科协作精准诊治肿瘤相关低磷骨软化病
住在骨二病房的赵先生来自安徽，听说明天就可以上手术台彻底去除病根儿，他的脸上露出了欣喜的表情。“三年前我开始出现不明原因的骨痛，膝盖、腰，疼得连自己翻身都做不到。这样人不人，鬼不鬼，走遍大小医院都查不出原因，最后来到北京协和医院内分泌科，才知道自己得的是肿瘤相关性低磷骨软化症。”
据内分泌科夏维波教授介绍，全球有文献报道的肿瘤相关低磷骨软化仅300多例，而在协和医院内分泌科确诊的病例就有100多例。这种病的病因往往是身体某个部位长了一个肿瘤，虽然通常是良性，病灶也不大，但能造成体内严重的的磷和维生素D的代谢紊乱，导致全身骨骼矿化异常，出现骨骼疼痛和变形，致畸致残。这种病诊断困难，最大的难点在于病灶往往非常隐蔽，仅约10%患者能够通过常规方法找到病因。为此，北京协和医院成立了以内分泌科、骨科、核医学科、放射科、耳鼻喉科、口腔科和病理科等科室组成的代谢性骨病多科协作团队，对此类疾病进行精准诊断，精准定位和精准治疗。
在核医学科朱朝晖教授等的潜心研究下，北京协和医院于2012年建立了一种新的PET/CT诊断方法，利用这种肿瘤大量表达生长抑素受体的特征，以镓-68标记“奥曲肽”作为特异的分子探针，注射到患者体内后会自动寻找肿瘤，并在肿瘤中聚集，最后通过正电子发射断层扫描及计算机成像，可以非常灵敏、精准地找出隐藏在体内的特殊肿瘤。赵先生的PET/CT结果显示，在他右侧的股骨头头颈交界处长了一个直径1cm左右的肿瘤，这就是引起他骨头疼痛和反复骨折的病根了。
只要能够完整切除病灶，赵先生的血磷水平会在几小时内恢复到正常水平，软弱的骨骼也会逐渐强壮。重新站立行走，步入正常人的生活和工作将不再是梦想。
5、Danon病研究或将改写心肌病指南
Danon病是LAMP2基因突变导致的一种溶酶体贮积病临床表现为心肌病、骨骼肌病和智力发育迟缓的三联征。
2013年，一份来自欧洲心脏协会（ESC）关于心肌疾病的专家声明引用了一篇名为《Danon病是左心室向心性肥厚的病因》的论著，提示心肌向心性肥厚的病因除传统认识中的高血压、主动脉瓣狭窄、心肌浸润性疾病外，还应关注Danon病的可能性。这篇可能改写心肌疾病全球指南的论著就来自北京协和医院。
这项研究有一定的偶然性，心内科程中伟副教授在门诊接诊了一例15岁男孩，心电图示WPW综合征，拟行射频消融术收入院。临床检查发现该患者还存在肌肉病变和智力障碍，超声心动图和心脏核磁共振均提示左心室呈向心性心肌肥厚。通过大量文献检索，医生认为该患者高度疑诊Danon病。随后的心内膜心肌活检提示，患者心肌细胞内有大量糖原颗粒沉积。进一步提取该患者外周血做LAMP2（溶酶体相关膜蛋白2）基因扩增及测序，发现其确实存在有致病意义的LAMP2基因突变，最终确诊为Danon病。
该病例确诊后，心内科方全教授指出Danon病可能是向心性心肌肥厚的病因之一。随后，程中伟等对既往6年心内膜心肌活检不能确诊的向心性心肌肥厚病例的血标本全部进行LAMP2基因检测，又确诊了另外2例Danon病。
该研究以论著的形式发表在2012年的《欧洲心脏杂志》后，引起了国外心血管学界的高度重视，AHA/ACC心肌病指南起草委员会主席Barry J. Maron教授为此专文述评，称此次中国学者以临床研究形式发表的报道，不仅提高了医学界对于Danon病的关注，也增加了心血管学界对于该病的认识及理解，此外还对基因诊断及基因治疗应用于心肌疾病起到了巨大的推动作用。
6、罕见肺疾病精准诊断新手段
针对罕见肺疾病的精准诊断，也有多项研究成果提供了帮助。
囊性纤维化（CF）一直被认为是欧美白种人独有且常见的常染色体隐性遗传病，亚洲及中国罕见。中国人CF相关的研究几乎是个空白。北京协和医院呼吸科与基础医学研究所医学遗传学系的合作研究发现，CF在中国人中的发病情况可能并不少，如何筛查是关键。在过去两年时间中，该团队通过建立发汗试验和基因检查诊断了7例中国CF患者。国际期刊《呼吸》将本研究作为重点推荐文章，提示基于欧美CFTR突变谱建立的CF筛查平台对中国裔的患者可能并不适用；临床医生应该关注那些临床表型并不典型的中国裔CF患者。呼吸内科田欣伦副教授称：“该研究可能揭示了我国大量CF患者的冰山一角，通过建立新的筛查平台，将使更多CF患者得到及时诊断和治疗。”
肺泡蛋白沉积症（PAP）过去只能采取创伤性肺活检手段进行确诊，呼吸内科副主任徐凯峰教授等通过对31例特发性PAP患者、15例其他肺部疾病患者和25例健康人群进行对照研究，检测各血清标本中GM-CSF自身抗体（粒-巨噬细胞集落刺激因子自身抗体）的含量，发现GM-CSF自身抗体诊断特发性PAP的敏感性和特异性均接近100%。课题组自制GM-CSF自身抗体诊断试剂盒让90%以上的PAP患者将不用活检即可确诊，使传统的诊断流程发生了根本性改变。
徐凯峰等还对另一种罕见肺疾病——淋巴管肌瘤病（LAM）开展研究，将血清VEGF-D（血管内皮细胞生长因子-D）指标用于诊断LAM，发现该试剂的诊断敏感性和特异性达96%和100%。进一步数据分析显示，VEGF-D在血液中的水平与疾病严重度相关，不仅简化了诊断流程，还可作为生物学标记，对疾病严重度进行动态监测。