單基因遺傳性皮膚病研究的歷史、現(xiàn)狀與展望

楊勇

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 皮膚病醫(yī)院遺傳病中心，南京210042

遺傳性皮膚病一般是特指符合經(jīng)典孟德爾遺傳規(guī)律的單基因疾病，包括常染色體遺傳和性染色體遺傳方式，可以只累及皮膚及其附屬器，也可以并發(fā)其他系統(tǒng)和器官的癥狀和體征。廣義上說，一些常見皮膚病如特應(yīng)性皮炎、銀屑病、白癜風(fēng)等，遺傳因素也在發(fā)病中占有重要作用，常被稱為多基因遺傳病；而皮膚腫瘤除了有遺傳因素的影響，腫瘤細(xì)胞的基因突變是其發(fā)病的核心驅(qū)動(dòng)力，常被稱為體細(xì)胞遺傳病。多基因遺傳病和體細(xì)胞遺傳病不是本文討論的主要內(nèi)容。

一、國(guó)際遺傳性皮膚病的研究歷史

過去的30 多年中，遺傳性皮膚病的研究取得了很多突破性成果，大多數(shù)已經(jīng)報(bào)道的疾病，如各種類型的魚鱗病、大皰性表皮松解癥（EB）、掌跖角化癥和少毛癥，致病基因和發(fā)病機(jī)制得到了闡明，本領(lǐng)域也涌現(xiàn)出一批耳熟能詳?shù)膶W(xué)者。X 連鎖魚鱗病是第一種被探明基因缺陷的遺傳性皮膚病，1987年意大利學(xué)者Ballabio等［1］首先克隆了類固醇硫酸酯酶基因，并且發(fā)現(xiàn)X連鎖魚鱗病患者存在該基因的缺失，該病在男性中的患病率約1/6 000，是遺傳性皮膚病中患病率最高的疾病之一，其中90%的患者存在類固醇硫酸酯酶基因的缺失。尋常性魚鱗病是人類最常見的單基因遺傳病之一，患病率約1/250，2006 年McLean 課題組［2］報(bào)道該病的致病基因是編碼聚絲蛋白的FLG，該基因的功能缺失型突變導(dǎo)致皮膚屏障受損。同年，該課題組還發(fā)表論文指出，F(xiàn)LG 突變是特應(yīng)性皮炎的主要遺傳學(xué)基礎(chǔ)，然而此論斷至今仍有爭(zhēng)議［3］。上述兩篇報(bào)告FLG 基因突變的文章在皮膚科研究歷史上具有舉足輕重的地位，是遺傳性皮膚病領(lǐng)域中最重要的里程碑式的工作。迄今為止，魚鱗病的致病基因已經(jīng)報(bào)道了幾十種，大大拓展了皮膚科醫(yī)師對(duì)魚鱗病和皮膚屏障功能的認(rèn)識(shí)。

作為皮膚科最嚴(yán)重的遺傳病之一，EB 一直是遺傳性皮膚病研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。單純型EB（EB simplex，EBS）的患病率約1/50 000，1991年Fuchs［4］及Epstein［5］課題組分別發(fā)現(xiàn)角蛋白14 和角蛋白5基因突變可以導(dǎo)致EBS。 營(yíng)養(yǎng)不良型EB（dystrophic EB，DEB）也是EB 的常見類型，1993 年Uitto課題組［6］首先確定編碼Ⅶ型膠原的COL7A1基因缺陷可以導(dǎo)致DEB。之后McGrath JA 課題組也發(fā)現(xiàn)幾種EB以及多種其他類型遺傳性皮膚病的致病基因。2016 年我國(guó)楊勇課題組［7］發(fā)現(xiàn)KLHL24基因突變可以導(dǎo)致一種新型EBS。EB的致病基因至今已報(bào)道20 種，是研究得最清楚的一類遺傳性皮膚病，最新的EB分類專家共識(shí)于2020年發(fā)表［8］。

掌跖角化癥是遺傳性皮膚病中一大類非常龐雜的疾病，涉及的基因已經(jīng)報(bào)道了幾十種，至今還沒有比較公認(rèn)的分類方法。國(guó)際上較常見的掌跖角化癥由角蛋白9 基因缺陷導(dǎo)致，但是在東亞，尤其是在我國(guó)和日本，長(zhǎng)島型（Nagashima type）掌跖角化癥的患病率約3/10 000,占據(jù)主導(dǎo)地位。該病由Nagashima 于1977年首先命名，Kobo 課題組［9］在2013 年首先發(fā)現(xiàn)該病存在SERPINB7 基因缺陷。楊勇課題組［10］2012年報(bào)道TRPV3功能增強(qiáng)型突變可導(dǎo)致Olmsted 綜合征，也是近年來掌跖角化癥領(lǐng)域影響力較大的工作。Sprecher 課題組和Kelsell課題組在掌跖角化癥等多種遺傳性皮膚病領(lǐng)域也都做出了重要貢獻(xiàn)。

遺傳性毛發(fā)疾病也是遺傳性皮膚病中比較受關(guān)注的領(lǐng)域，尤其是各種類型的少毛癥，其致病基因至今已報(bào)道20余種，Christiano課題組［11］、Betz課題組［12］、我國(guó)張學(xué)課題組［13］和張建中課題組［14］是該領(lǐng)域的杰出代表。

二、我國(guó)遺傳性皮膚病的研究現(xiàn)狀

遺傳性皮膚病研究的進(jìn)展離不開技術(shù)的進(jìn)步，其中的分水嶺在2010 年前后，之前的工作多是基于連鎖分析、PCR 及Sanger 測(cè)序技術(shù)，而之后的工作更多是基于外顯子組測(cè)序技術(shù)。在技術(shù)革新的推動(dòng)下，利用豐富的遺傳資源，我國(guó)遺傳性皮膚病的研究進(jìn)入本世紀(jì)以來取得眾多重要原創(chuàng)性成果，至今已經(jīng)探明20 多種遺傳性皮膚病的致病基因，成為國(guó)際上該領(lǐng)域的中堅(jiān)力量。這些疾病包括數(shù)種亞型的遺傳性少毛癥、汗孔角化癥、色素異常癥、白化病、掌跖角化癥以及數(shù)種綜合征等，下面簡(jiǎn)要介紹幾項(xiàng)標(biāo)志性工作。

反常性痤瘡也稱化膿性汗腺炎，是相對(duì)常見和嚴(yán)重的皮膚炎癥性疾病，部分患者具有家族史。我國(guó)王寶璽、沈巖、張學(xué)課題組［15］合作，于2010 年確定 編 碼γ 分 泌 酶 復(fù) 合 物 的PSENEN、PSEN1 和NCSTN 基因的功能缺失型突變導(dǎo)致家族性反常性痤瘡，而γ分泌酶功能缺陷還可以導(dǎo)致早發(fā)型阿爾茨海默病，是學(xué)界極受關(guān)注的重要疾病。該研究的學(xué)術(shù)影響深遠(yuǎn)，是我國(guó)遺傳性皮膚病中里程碑式的工作。

原發(fā)性紅斑肢痛癥是一種嚴(yán)重的疼痛性遺傳病，是研究疼痛機(jī)制的經(jīng)典疾病模型。2004年，楊勇與沈巖課題組［16］合作，確定該病的致病基因是編碼鈉離子通道的SCN9A 基因，后續(xù)的系列研究揭示該離子通道的功能增強(qiáng)導(dǎo)致疼痛閾值降低，是該病患者對(duì)疼痛更加敏感的分子機(jī)制。國(guó)際上很多課題組在此基礎(chǔ)上開展了大量工作，共同揭示了SCN9A對(duì)于疼痛感受的關(guān)鍵作用，該離子通道已經(jīng)成為研發(fā)新型止痛藥物的核心靶點(diǎn)。

我國(guó)幅員遼闊，人口眾多，各種遺傳性皮膚病的患病率與國(guó)際上有所不同，一些疾病在國(guó)內(nèi)更多見，具有一定的民族特色。汗孔角化癥是我國(guó)比較常見的遺傳性皮膚病，尤其是播散性淺表光線性汗孔角化癥，常常有家族史，而該病在西方很少報(bào)告。2012 年張學(xué)軍課題組［17］確定編碼甲羥戊酸激酶的MVK基因在多型汗孔角化癥中存在突變。色素性皮膚病是有色人種中比較常見的疾病，我國(guó)李明［18］和鄧云華［19］課題組分別發(fā)現(xiàn)了兩種導(dǎo)致遺傳性色素異常癥的基因。另外，我國(guó)臺(tái)灣的皮膚淀粉樣變研究也比較有特色［20］。

三、遺傳性皮膚病的研究展望

隨著Sanger測(cè)序和外顯子組測(cè)序的逐步普及，遺傳性皮膚病的研究經(jīng)歷了兩個(gè)黃金時(shí)期，分別鼎盛于1990 年代和2010 年代，大多數(shù)相對(duì)常見和重要的疾病，如各種亞型的EB、魚鱗病、掌跖角化癥等的致病基因和發(fā)病機(jī)制都得到了闡明。近幾年發(fā)現(xiàn)新型和重要遺傳性皮膚病致病基因的機(jī)會(huì)在逐漸減少，本領(lǐng)域研究的重心逐步將過渡到非經(jīng)典的遺傳性皮膚病及基因治療。

一些常見皮膚病的某些類型可以有明顯的家族史，甚至符合孟德爾定律的單基因遺傳方式，發(fā)現(xiàn)其致病基因或者易感基因的工作往往會(huì)受到學(xué)界的關(guān)注。一個(gè)經(jīng)典的范例是銀屑病易感基因CARD14的發(fā)現(xiàn)［21］，有學(xué)者在一些家族性斑塊狀和膿皰型銀屑病中發(fā)現(xiàn)該基因的功能增強(qiáng)型突變，這大大推動(dòng)了對(duì)銀屑病發(fā)病機(jī)制的理解。近日McGrath課題組［22］確定凝血因子13A基因突變可以導(dǎo)致家族性多發(fā)性皮膚纖維瘤，相信類似的工作還會(huì)在近期不斷出現(xiàn)。

鑲嵌現(xiàn)象是非常有皮膚特色的科學(xué)問題。一些重要基因的胚系突變（germline mutation，即全身所有細(xì)胞都發(fā)生突變）可能導(dǎo)致早期死亡，因此難以見到相關(guān)基因突變導(dǎo)致的全身性臨床表現(xiàn)，但是胚胎階段部分體細(xì)胞突變的個(gè)體?？梢源婊?，出現(xiàn)沿Blaschko 線分布的皮疹，可伴隨其他系統(tǒng)損害。如最近報(bào)道的一種RHOA 基因體細(xì)胞突變引起的神經(jīng)外胚層綜合征，患者除了有腦白質(zhì)病及頭面部發(fā)育異常，還并發(fā)沿Blaschko 線分布的色素減退［23］。相信類似的工作會(huì)是近期的研究熱點(diǎn)。另外，回復(fù)突變是一種機(jī)體自發(fā)的基因治療方式，也常常表現(xiàn)為鑲嵌現(xiàn)象。Choate 課題組［24］在雪花狀魚鱗?。╥chthyosis with confetti）患者中發(fā)現(xiàn)的角蛋白10基因的回復(fù)突變是其中的代表性工作。

遺傳性皮膚病研究的核心任務(wù)是尋找治療的基因“靶點(diǎn)”，這不僅是針對(duì)遺傳病本身，也對(duì)其他臨床表現(xiàn)類似的常見皮膚病的治療具有重大意義。基因治療是近年來本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，隨著干細(xì)胞、CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）/Cas9 和堿基編輯技術(shù)的發(fā)展，越來越多的重度遺傳性皮膚病的基因治療工作已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室步入臨床試驗(yàn)階段。大多數(shù)研究者使用EB 作為疾病模型，2017 年De Luca 課題組完成了其中最具代表性的工作，即通過逆轉(zhuǎn)錄病毒糾正1例嚴(yán)重的交界型EB患兒皮膚干細(xì)胞的基因突變，在體外制備了自體人工皮膚，成功地對(duì)患兒體表80%的皮膚進(jìn)行了修復(fù)［25］。我國(guó)近年來也出現(xiàn)了一些臨床前研究，如陳婷課題組［26］通過CRISPR/Cas9 技術(shù)在DEB 小鼠模型上成功糾正COL7A1 基因缺陷。近幾年國(guó)際上已經(jīng)報(bào)道對(duì)EB患者進(jìn)行基因治療的Ⅰ期和Ⅱ期臨床實(shí)驗(yàn)工作，相信其他遺傳性皮膚病的基因治療也會(huì)陸續(xù)進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段。

四、總結(jié)

我國(guó)學(xué)者近年來在遺傳性皮膚病領(lǐng)域取得很多影響力較大的原創(chuàng)性成果，但是由于多發(fā)表在國(guó)際雜志，非本領(lǐng)域的皮膚科同道不易全面了解，希望本文能夠拓寬他們對(duì)本領(lǐng)域的了解。將來，期待國(guó)內(nèi)同行報(bào)道更多罕見病種［27?28］或者某些遺傳性皮膚病的特殊臨床表現(xiàn)，并挖掘一些具有地域或者民族特色的遺傳病資源。由于學(xué)識(shí)所限，本文對(duì)一些重要事件和人物的介紹難免掛一漏萬，部分學(xué)術(shù)觀點(diǎn)也可能有失偏頗，敬請(qǐng)同道多批評(píng)指正。

利益沖突 作者聲明不存在利益沖突