基因檢測在慢性腎臟病診治中的應(yīng)用

吳其順 王 琳 綜述 裴小華 審校

基因異常是導(dǎo)致慢性腎臟病(CKD)發(fā)生、發(fā)展的重要原因。在兒童CKD中,遺傳性腎病(HKD)占比高達42.1%～52.1%[1-2]。發(fā)病年齡越小,HKD的概率越高。此外,基因異常還與CKD的進展及預(yù)后相關(guān)。一項基于512萬挪威人群的調(diào)查顯示,如一級親屬中患有終末期腎病(ESRD),受調(diào)查者將來發(fā)生ESRD的風(fēng)險將增高7.2倍[3]。據(jù)現(xiàn)有文獻報道[4-7],兒童常見的HKD包括腎小管疾病/腎鈣質(zhì)沉著癥、先天性腎尿路畸形、囊腫性腎病、激素抵抗型腎病綜合征,而成人常見常染色體顯性遺傳多囊腎病(ADPKD)、Alport綜合征、常染色體顯性遺傳腎小管間質(zhì)性腎病(ADTKD)和腎單位腎癆等(NPHP)。既往認為,HKD是罕見病,但在使用大規(guī)模平行測序(MPS)對CKD患者進行基因檢測后,發(fā)現(xiàn)HKD的實際流行率明顯被低估,兒童隊列約為30%,成人隊列為6%～30%[4-7]。因此,基因檢測在CKD的診治中需要受到足夠重視。在2022年1月,歐洲腎臟學(xué)會-歐洲透析和移植學(xué)會(ERA-EDTA)聯(lián)合歐洲罕見腎病參考網(wǎng)(ERKNet)發(fā)布了《基因檢測在慢性腎臟病診斷中的臨床實踐建議》(簡稱《建議》)[8],我們對其加以解讀,旨在引起國內(nèi)同行共鳴,合理、規(guī)范地將基因檢測應(yīng)用于CKD的預(yù)防與診治中。

基因檢測的方式與迭代

基因檢測方法包括第一代測序和第二代測序技術(shù)。第一代測序的準(zhǔn)確率高、結(jié)果可靠,但檢測費用高、通量低、費時費力,目前用于候選基因明確的HKD及經(jīng)高通量測序已經(jīng)篩查出致病突變的進一步確認,如基因組拷貝數(shù)變異(CNV)檢測。第二代測序包括靶向基因panel測序、全外顯子組測序(WES)和全基因組測序(WGS)等。靶向基因panel測序主要針對對被高度懷疑突變的基因區(qū)域,準(zhǔn)確率較高,但不能發(fā)現(xiàn)新的致病基因,因此適用于臨床表型具有特異性的HKD,如ADPKD、Alport綜合征、法布雷病。而非靶向測序(WES和WGS)則是將整個基因組進行檢測,可發(fā)現(xiàn)新的基因。

基因檢測注意事項

基因檢測必將成為CKD診治的重要手段,甚至成為常規(guī)手段。人類表型本體論術(shù)語(HPO)是人類疾病的表型異常詞匯表(https://hpo.jax.org22),已成為罕見疾病深層表型分型的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。需要提醒的是,臨床醫(yī)師不能唯“基因檢測”論;在解讀基因報告時,一定要結(jié)合患者病史(發(fā)病年齡、病程和家族史)、體格檢查、實驗室檢查、影像學(xué)檢查和(或)組織活檢等信息進行綜合研判。

基因檢測的臨床獲益

首先,基因檢測是微創(chuàng)的。其次,基因檢測可以避免罕見病患者的“診斷之旅”,甚至減少腎活檢穿刺術(shù)[9],且可能對原來的診斷進行修正。如膜增生性腎小球腎炎(MPGN)實際上可能是由COL4A3-5突變引起的Alport綜合征;Batter綜合征實際是由SLC26A3突變引起的先天性氯化物腹瀉[10-11]?，F(xiàn)有的CKD隊列研究表明進行基因檢測后,10%～22%的病例需要修正其原診斷[4-5]。第三,基因檢測可早期發(fā)現(xiàn)腎外表現(xiàn)。對于PAX2突變的先天性腎臟及尿路畸形 (CAKUT)患者,指南建議篩查雙眼[12]。在HNF1B突變患者中,臨床醫(yī)師應(yīng)注意糖尿病、肝胰異常等腎外并發(fā)癥[13]。考慮到WT1基因突變的腎病患者發(fā)展為腎母細胞瘤或性腺母細胞瘤的風(fēng)險較高,因此需要定期隨訪[14]。第四,基因檢測可以指導(dǎo)治療決策和預(yù)后。有研究發(fā)現(xiàn),約1.9%的局灶節(jié)段性腎小球硬化患者是由ADCK4基因(指導(dǎo)合成輔酶Q10)突變引起;經(jīng)單一補充輔酶Q10后,患者的蛋白尿明顯好轉(zhuǎn),腎功能穩(wěn)定[15-16]。酶替代治療可有效緩解法布雷病的進展[17]。成纖維細胞生長因子23(FGF-23)單克隆抗體已經(jīng)通過美國食品藥品監(jiān)督管理局和歐盟的批準(zhǔn),用于X連鎖低血磷性佝僂病(XLH)的治療,可有效改善XLH患者的低磷血癥、影像學(xué)病變和骨痛等癥狀[18]。一項多中心前瞻性研究證明,基于基因檢測陰性而停止非典型溶血性尿毒癥綜合征抗C5治療可能是合理和安全的。厄庫利珠單抗停藥后的復(fù)發(fā)可能是由于補體基因突變,因此需要基因檢測定期隨訪[19]。而Alport綜合征患者的COL4A突變類型可提供有關(guān)腎和腎外表型以及移植后抗腎小球基膜(GBM)腎小球腎炎風(fēng)險的信息[20]。第五,基因檢測有助于優(yōu)生優(yōu)育。對于單基因遺傳病,估算子代發(fā)生基因缺陷病的概率,如伴性遺傳疾病(Alport綜合征、法布雷病、XLH等)的男性患者,其女兒100%基因缺陷,但兒子無風(fēng)險;而女性患者其子女遺傳缺陷基因概率均為50%。目前,第三代試管嬰兒技術(shù)(胚胎植入前遺傳學(xué)診斷技術(shù)),已經(jīng)可以提前預(yù)知單基因疾病的發(fā)生,如ADPKD[21]。最后,基因檢測在腎移植術(shù)前配型和術(shù)后預(yù)測排異的地位已日益凸顯[22]。

針對性建議

腎小球疾病據(jù)估計,HKD至少占兒童蛋白尿性腎小球疾病的25%,與發(fā)病年齡呈負相關(guān)。在先天性腎病綜合征中,NPHS1、NPHS2、WT1和LAMB2突變占80%,其他基因占5%～20%。NPHS2、WT1和NPHS1突變是歐洲患者遺傳性激素抵抗腎病綜合征的最常見原因,而在亞洲人中,COQ8B突變較為常見[23]。目前已確認60多個基因與腎小球疾病的發(fā)生相關(guān),例如CUBN(管狀基因)、CLCN5(凹痕病、近端管狀缺陷)或PAX2(CAKUT基因),常表現(xiàn)為蛋白尿。

大多數(shù)腎小球疾病基因在足細胞中選擇性或優(yōu)先表達,包括狹縫隔膜(NPHS1)、足細胞細胞骨架(MYO1E、ACTN4、INF2)、膜蛋白復(fù)合物(NPHS2、TRPC6)。以蛋白尿為主要表現(xiàn)的腎小球疾病可由編碼足細胞分化和維持相關(guān)調(diào)控元件的基因遺傳異常引起,包括參與線粒體能量供應(yīng)的核基因和線粒體基因(如COQ2、COQ6、COQ8B、mt-tRNA),tRNA修飾(如KEOPS復(fù)合基因、WDR4),核轉(zhuǎn)錄因子(如WT1、LMX1B、SMARCAL1)、核孔復(fù)合蛋白(如NUP93、NUP107)和膜蛋白,參與足細胞足突在細胞外基質(zhì)中的錨定(LAMB2、ITGB4、ITGA3)。Ⅳ型膠原(COL4A1、3、4、5)是GBM的主要組成部分,其突變可導(dǎo)致腎小球疾病,病初以血尿為主,在病程中可能發(fā)展為蛋白尿和腎衰竭,但也可能僅表現(xiàn)為腎病綜合征。

《建議》提出,對于先天性腎病綜合征,強烈建議基因檢測。標(biāo)準(zhǔn)劑量的激素治療無效,應(yīng)立即考慮基因檢測。對激素治療初始有反應(yīng),后期出現(xiàn)激素抵抗,則不建議進行基因檢測(表1)。

表1 基因檢測在不同腎臟疾病診斷中的應(yīng)用

腎小管疾病遺傳性腎小管疾病通常與多種基因異常相關(guān),較為復(fù)雜。與成人相比,兒童患者中常染色體隱性遺傳更多見。在歐洲的一項研究中,臨床診斷為腎小管疾病的兒童和成人中,遺傳性疾病分別占64%和29%[24-25]。

《建議》提出,對于大多數(shù)腎小管疾病患者,建議進行基因檢測。其檢測方法首推靶向測序,特別是外顯子靶向測序。

補體缺陷相關(guān)性疾病非典型溶血尿毒癥綜合征、免疫復(fù)合物介導(dǎo)的MPGN和C3腎小球疾病都是典型的補體相關(guān)性罕見腎病,與基因異常密切相關(guān)[26]。

《建議》提出,對于補體缺陷造成的腎病,強烈建議篩查CFH、CD46、CFI、C3、THBD和DGKE基因。使用多基因panel測序進行診斷,除了進行SNP和單倍型分析之外,指南強調(diào)不應(yīng)忽視CNV分析,以確保CFH/CFHR基因中發(fā)生的大片段缺失、重復(fù)等變異能被發(fā)現(xiàn)。

CAKUTCAKUT是造成兒童CKD的主要原因,不明原因的成人CKD患者也可能患有這種疾病。目前已發(fā)現(xiàn)45種基因變異與此相關(guān),10%～15%的病例為單基因變異,大多數(shù)患者是多基因變異[27],后者可表現(xiàn)為在同一家族出現(xiàn)不同亞型的臨床表現(xiàn)。

《建議》提出,在大多數(shù)情況下,CAKUT患者進行基因檢測是必要的,更重要的是在產(chǎn)前或婚前進行篩查。

腎纖毛病腎纖毛病是臨床和遺傳異質(zhì)性較高的一類疾病,常伴發(fā)腎外表現(xiàn),包括多囊腎性病(PKD,包括ADPKD和ARPKD)和NPHP。在有早期嚴(yán)重疾病表現(xiàn)的兒童中,ARPKD(主要是PKHD1)和ADPKD(主要是PKD1和PKD2)基因變異最為常見[21]。DZIP1L和許多其他基因的變異也可發(fā)生ARPKD樣表型[28],如GANAB、DNAJB11、HNF1?、PKHD1、DZIP1L、TSC1/2、VHL、OFD1等。NPHP在臨床上通常很容易與PKD區(qū)別開來,NPHP是一種腎小管間質(zhì)疾病,以腎小管間質(zhì)囊腫、腎臟大小正?；蛘咂樘卣鳌Ｄ壳?已知20多個NPHP基因(多數(shù)為常染色體隱性),NPHP1的大量缺失占所有青少年腎單位腎癆的20%～40%。NPHP基因的變異可導(dǎo)致多種腎外表現(xiàn)[29-31]。ADPKD有時會被誤認為是ADTKD,后者最常見的原因是MUC1基因突變或UMOD基因突變[32]。盡管ADTKD通常伴腎功能損害,但無腎臟腫大,且僅有少量或無囊腫,進展至ESRD的速度較NPHP相對緩慢。其他纖毛病也可能出現(xiàn)類似PKD或NPHP的腎囊腫,尤其是當(dāng)腎外特征輕微或尚未檢測到時。

《建議》提出,強烈推薦有家族史或產(chǎn)前、嬰兒或兒童表現(xiàn)為腎纖維囊性病變的患者進行全基因組檢測,如非靶向測序。

不明原因的CKD臨床上有相當(dāng)部分的CKD患者起病時已經(jīng)表現(xiàn)為腎功能衰竭,無法進行腎活檢,或者存在腎活檢禁忌證,或即使行腎活檢但因缺乏特征性病理改變而無法診斷的情況。對于這些患者,基因檢測常是確診的唯一途徑。Mann等[33]對104例年齡<25歲的腎移植受者進行了WES檢測發(fā)現(xiàn)，34例(32.7%)受者存在單個致病基因突變,其中突變檢出率較高的基因有CAKUT中的EYA1、JAG1基因,SRNS中的NPHS1基因,腎小球疾病中的COL4A5基因,囊性腎病的NPHP1基因等。Groopman等[34]對3 315例成人CKD患者進行WES檢測,發(fā)現(xiàn)308例(9.3%)的CKD患者為單基因突變所致,突變分布于66個基因,其中63%的突變集中在6個基因(PKD1、COL4A5、COL4A3、COL4A4、PKD2 和UMOD),且突變發(fā)生率較高的疾病分別為發(fā)育和囊腫性疾病(23.9%)以及不明原因的CKD(17.1%)。以上的研究結(jié)果均提示,基因檢測有助于不明原因CKD患者的病因?qū)W診斷。

《建議》提出,對于50歲以前進展為ESRD的患者進行基因檢測是必要的。如果患者有明確病因,如急性腎損傷、糖尿病腎病、感染性腎病,可不進行基因檢測。先進行靶向測序,若未發(fā)現(xiàn)變異,則可使用非靶向測序。

小結(jié):基因檢測不但有助于腎臟疾病的早期診斷,還可以幫助臨床醫(yī)師預(yù)測疾病進展,指導(dǎo)靶向治療,避免不必要的藥物毒副反應(yīng)。此外,基因檢測還有助于優(yōu)生優(yōu)育。隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展,基因突變知識庫的擴充,基因檢測將給CKD診治帶來質(zhì)的飛躍,使得CKD的精準(zhǔn)診治成為可能。

致謝：感謝南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院(江蘇省人民醫(yī)院)老年腎科趙衛(wèi)紅及江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院腎內(nèi)科何建強的幫助和指導(dǎo)！