现代医学处置“疑难杂症”的一个经典案例-9页文档资料

现代医学处置“疑难杂症”的一个
经典案例
译者按：基因测序会怎样改变我们的生活？已经写了很多与测序相关的科研和产业方面的文章。

但可能活生生的例子更有打动人心的力量，让人们在动容的时候也能动脑，感叹的时候也能行动。

基于这个想法，我把一个家庭对患病孩子进行诊断的漫漫长路翻译出来。

我发现了杀害我儿子的凶手
这花了我们三年的时间。

不过我们做到了。

我的儿子现在还很健康。

可是我们不知道哪天早上醒来，他就会离我们而去，而从某种意义上来讲，是我和我的妻子Cristina，导致了他的死亡。

我的儿子Bertrand患有一种全新的遗传病，他是已知的这种病的唯一患者。

Patient 0.
为了弄清病因，杜克大学的科学家对我，我的妻子和我的儿子Bertrand 进行了全外显子测序（Whole-exome sequencing）。

这种测序方法与全基因组测序（Whole-genome sequencing）的不同在于，只针对编码蛋白的基因，而忽略其它更多的未编码蛋白质的DNA序列。

我们发现Bertrand遗传了一个叫做NGL Y1基因的两个不同突变。

这个基因负责编码一种寡糖酶，而Bertrand身体不能产生这种酶。

我的儿子是世界上唯一一个缺乏这种酶的人。

下面是我对这几乎不可能完成的诊断之路的记录。

这是一个关于希望的故事，一种只有科学才能赋予的希望。

[Update: An open access article in The Journal of Medical Genetics contains the detailed results from the ground-breaking experiment that diagnosed him.]
一切都再正常不过了
在出生时，除了严重的黄疸，Bertrand一切正常。

两个月时，发育正常。

三个月时，Bertrand发育放缓，不过还是在正常范围内。

六个月时，他几乎不怎么活动，看起来总是摇摇晃晃的样子。

有点不对劲！
脑损伤
Bertrand八个月大的时候，我们第一次带他去见了儿科发育医生。

那时我们刚刚搬到犹他州。

Bertrand做检查的那天，我刚好在参加我们系的年会。

庆祝结束后，我才发现我的手机里铺天盖地的我妻子的留言和短信。

我的心在下沉。

Bertrand的儿科发育医生认为Bertrand有脑损伤，于是安排了核磁共振检查。

不是脑损伤
核磁共振成像显示的是一个健康正常的大脑。

因此Bertrand的案例从儿童发育医生转到了儿童神经医生那里。

儿童神经医生证实Bertrand有运动失调，可是让他们困惑的是，Bertrand 的症状和两种常见的运动失调症：舞蹈症和共济失调都不同。

医生们决定做血检。

这只是以后无数次血检的第一次。

现在我们还给Bertrand最喜欢的采血师写贺卡（美国的采血师需要专门执照）。

第一次死亡通知
血检发现的唯一异常是高α胎甲球蛋白。

在Bertrand的年龄，这么高的胎甲球蛋白很不正常。

只有很少的共济失调症会导致胎甲球蛋白升高。

在这些失调症中，只有一种疾病能同时导致运动失调和胎甲球蛋白升高：运动性共济失调ataxia telangiectasia (A-T)。

运动性共济失调是一种退行性的，致命的，无法治疗的疾病。

我和我的妻子心都碎了。

你们俩到底是神马关系？
运动性共济失调是一种常染色体遗传病，而常染色体遗传病常常在近亲结婚的子女中发现，因此，从那时起，无数人问我们：
你们两个会不会是亲戚，比如失散多年的兄妹？
我在俄亥俄农场长大，有北欧的血统，我的妻子是波多黎各人的后裔。

我们对各自的家族几代之内都有了解。

我们真的神马关系都没有。

常染色体退行性失调
[Note: My formal education in biology is two months in high school. Please email me corrections if I made any mistakes.]
包括运动性共济失调在内的常染色体退行性失调发生的基础是：某些单独无害的基因突变相遇，结果表现出了疾病。

这种基因突变相遇的可能情况是：有共同祖先的人各自从祖先那里继承了一个突变的基因，尽管他们都正常，后代却有四分之一的几率获得两个突变，从而表现出疾病。

这就是为什么遗传性失调症常常有地域性，因为在同一个地区的人，从同一个祖先继承基因突变的几率较大。

这种从同一祖先继承基因突变的情况常常是表兄妹，堂兄妹等，这也是近亲结婚被禁止的原因。

但是我和Cristina真的不是亲戚。

不管怎样，Bertrand还是得了常染色体退行性失调症。

清白
Bertrand长得更像妈妈。

已经排出了我和Cristina是亲戚的可能，医生开始怀疑Cristina。

他们常常避开我单独问Cristina，Bertrand是你丈夫的儿子么？
不是共济失调
我们后来证实其实Bertrand没有共济失调。

尽管他有高胎甲球蛋白和运动失调，可是其他症状和文献记载都不符合。

我们也做了运动性共济失调的基因检测，结果确是阴性的。

10个月大的时候，Bertrand的症状令人彻底迷惑了。

各显其能
之后的几个月，有了更多的发现。

每次发现都导致新的假设，而检测结果又一次次把假设推翻。

比如我们发现Bertrand体内升高的丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶。

这两种酶的升高常常预示肝功能的失调。

但是胃肠病专家否定了肝功失调的可能。

Bertrand的心智停留在8个月大。

现在他4岁了，情况依然如此。

Bertrand的情况吸引了很多医学专家。

大家八仙过海各显神通，可是没有人能成功发现病因。

第二次死亡通知
15个月的时候，继第一次的共济失调诊断之后，有了新的重要发现。

我们在Bertrand的尿中发现了寡糖，一种单糖的链状结构。

这个发现暗示了Bertrand可能患有先天性细胞代谢障碍。

这样的疾病包括溶酶体贮存失调，先天性糖基化失调和线粒体失调。

我们后来知道Bertrand给这一类疾病增加了新的一员：先天性去糖基化失调症。

Bertrand的预期寿命是大约2到3年。

更多的先天性代谢疾病如下：
Alpha-Fucosidosis
Alpha-Mannosidosis
Alpha-N-Acetylgalactosaminidase Deficiency
Aspartylglycosaminuria
Beta-Mannosidosis
Galactosialidosis
Gaucher Disease
Glycogen Storage Disease Type II (GSD II)
GM1 gangliosidosis
GM2 gangliosidosis
GSD II (Glycogen Storage Disease Type II)
I-Cell Disease
Mucolipidosis II
Mucolipidosis III
Pompe Disease
Psuedo-Hurler Polydystrophy
Sandhoff Disease
Schindler Disease
Sialidosis
抉择
这些疾病中，除了线粒体失调，其它的疾病都是因为缺少细胞代谢中的某些酶类造成的。

理论上，在细胞中引入缺失的酶，能够治疗疾病。

而在少数情况下，可以体外合成这种酶。

当然让每个细胞都能得到这种酶是一个巨大的挑战。

而在大多数情况下，我们根本不知道如何合成一种酶，那是大自然造物的专利。

剩下的唯一选择是骨髓移植。

骨髓移植
骨髓移植就是把患者的骨髓干细胞杀死，然后换上健康人的骨髓，让里面的健康的干细胞发挥作用。

因此，获得骨髓移植的患者体内含有不同来源的细胞，就像嫁接的果树一样。

捐赠者的细胞可能产生患者缺少的酶，因此起到治疗的作用，即使不是百分百有效，至少能缓解症状。

杜克大学
在发现Bertrand尿中的寡糖后的几周里，我们试图确定Bertrand到底患的是那种代谢失调，到底缺少的是哪种酶。

与此同时，我们去杜克大学拜访了Joanne Kurtzberg，他是先天性代谢失调领域进行骨髓干细胞移植的专家。

干细胞移植有大约30%的致死率，因此，在决定给Bertrand做手术前，Joanne Kurtzberg也想知道Bertrand到底是什么样的代谢失调。

因此随后我们又拜访了遗传学家Vandana Shashi和Kelly Schoch。

之后我们就一直一起工作。

癫痫症和脑白质缺失
在杜克，神经病学专家组对Bertrand进行了脑电图扫描和新一轮的核磁共振成像分析。

他们在Bertrand大脑中发现了类似癫痫症的活性区。

而核磁共振成像表明他的大脑髓鞘发育延迟。

Bertrand的大脑正在流失脑白质，一个负责语言等活动的区域。

这种脑白质营养不良的症状是先天性代谢失调的另一种特征。

太晚了
我们离开杜克前，Kurtzberg直率而又富有同情心地告诉我们，Bertrand 的病情表明，不管他患的是哪一种代谢失调，干细胞转移也无法让Bertrand
受益，太迟了。

不能承受之痛。

治疗
离开杜克之后，我们从诊断转向治疗。

Bertrand的许多症状是癫痫，这令我们很不安。

事实上，Bertrand表现出三种癫痫症状：阵发性牵拉癫痫；很少情况的翻白眼癫痫；以及一般的癫痫。

几个月后，Bertrand表现出伴随全身肌肉收缩的癫痫。

Bertrand开始服用Kappra，某一种抗癫痫药物。

生酮膳食
Kappra对Bertrand没有非常明显的作用，我们决定尝试生酮饮食。

生酮饮食是一种经过严格限制的高脂饮食，它能训练大脑用酮而不是糖来产生能量。

这个生酮饮食食谱就是：Bertrand每摄入一克碳水化合物或者蛋白质，就要同时摄入4克的脂肪。

关于生酮饮食有很多研究和处方，但是它对一些极端的癫痫是否有效果，我们一点把握都没有。

采用生酮饮食刚开始，Bertrand的一般性癫痫几乎消失，其它的癫痫症状也大大缓解。

可是慢慢的，一般性癫痫又卷土重来。

我们决定探索其他办法。

眼泪缺失
明察足以见秋毫之末，而不见舆薪。

秋天鸟刚长出的毛都能看见，可是一垛柴禾却视而不见。

有时事情就是如此。

Bertrand几乎两岁了，我们才意识到他从来没有流过眼泪。

他能哭。

可是他没有眼泪。

Google告诉我们这可能是一种叫做Allgrove Syndrome的综合症。

到这时候，我们已经尝试了所有可能的检测，精疲力尽。

我们需要新的指引。

来到NIH
Cristina联系了NIH的Allgrove综合症专家Stratakis。

Stratakis对Bertrand的临床症状非常感兴趣，因此邀请Cristina带着Bertrand来到了NIH，去和一个专家组见面。

专家组推测Bertrand并没有Allgrove综合症，他们决定做一个基因检测。

结果证实了他们的推测，不是Allgrove综合症。

NIH的专家组的结论是：Bertrand患有Male Rett syndrome或者Schinzel–Giedion.
可是进一步的基因检测排出了这两种可能。

肾上腺皮质激素
Bertrand的癫痫症状越来越严重和频繁，我们想尽一切办法来控制。

我们得知肾上腺皮质激素对一些极端的癫痫有效。

幸运的是，肾上腺皮质激素确实对Bertrand有效。

可是，每天两次的激素注射有副作用。

Bertrand全身浮肿，体重增加了一倍。

他的头发越来越少，几乎有些秃头了。

而且脸上开始长毛。

他还一直保持着非常狂躁的状态。

就像一个两岁的孩子提前进入青春期的情形。

不管怎样，癫痫消失了。

濒死体验
肾上腺皮质激素和生酮饮食嘎然而止。

因为肾上腺皮质激素几乎抹去了Bertrand的免疫系统。

导致几个月后，Bertrand患上了严重的呼吸道感染。

他两岁的小身子里面是各种感染造成的体液，他几乎一点都动不了。

他身体的每一段都几乎肿胀膨大，就像一个人型的气球。

我们几乎认定他快死了。

因此我们终止了肾上腺皮质激素和生酮饮食，取而代之的是各种管子，连线，和抗生素。

笑声
停止肾上腺皮质激素和生酮饮食后的第二天早晨，我们听到了从来没有听到的动静：笑声。

全身浮肿的躺在床上随时都要死掉的Bertrand居然在笑。

每当医院的电视里传来笑声的时候，Bertrand也跟着笑。

这是我们第一次从Bertrand身上看到了一个真正的婴儿的样子。

Cristina泪如雨下。

待续
最好的日子
Bertrand恢复了，而且癫痫也有两个月没有复发。

他的脑电图看来也很正常。

没有了癫痫，Bertrand开始学习和发育。

对Cristina和我，那是我们生命里面最好的两个月。

癫痫再起
痉挛性的癫痫还是复发了，可是别的癫痫没有再出现。

使用抗痉挛药Lamictal确实减少了痉挛，可是Bertrand总是东倒西歪的。

我们仍旧坚持对Bertrand做疾病诊断。

肝纤维化
Bertrand的肝脏各项检测指标明显上升。

我们同意对他做肝脏病理切片检查。

检查排除了两种可能的疾病：Lafora disease和Unverricht Lundborg disease。

然而，病理检查发现Bertrand的肝脏呈现纤维化。

Bertrand的胃肠病医生推测他的肝脏将慢慢硬化，最后衰竭。

他建议使用熊去氧胆酸。

心脏的问题：Long QT综合症
Bertrand呆在医院的时候，心电图检测发现了他的心脏有Long QT症。

这是一种很稀少的疾病，能导致心律不齐。

Long QT基本上是遗传的，但也能被药物诱导。

那时候，我们认为Bertrand的Long QT是先天性的，先天性channelopathies是Bertrand心脏有问题的原因。

那段时间的情形是：Bertrand的脑，心，肝展开杀死他的竞赛。

令人后怕的假设
在几乎尝试了所有的检测之后，我和Cristina有了自己对Bertrand的病因的判断：
我们不是亲戚，我们两家都没有类似的疾病史，因此我们认为Bertrand 的情况是自发突变。

也就是说，Bertrand身上带有一个我们没有的基因突变。

因此，如果我们想要第二个孩子的话，应该是安全的。

后来我们才知道：我们错了。

我们根据自己的判断，想找到导致Bertrand疾病的突变。

和遗传学家的晚餐
我成功地得到了和犹他州大学遗传学家Lynn Jorde晚餐的机会。

我向他提出了对我，Cristina和Bertrand进行基因组测序的可能性。

我的想法是如果我能够知道我们3人的基因组序列，就可以发现Bertrand 身上和我们不同的序列，那样的话，就可以找到他得病的元凶。

谈何容易！
测序的误差
测序有一定的误差。

也就是说，对任何一段DNA序列的检测，都包含一定的错误。

如果误差的几率是万分之一的话，那么全基因组300亿个碱基将会产生30万个错误。

重复测序可以减少误差，但是成本很高。

和Jorde谈话得知，要想得到比较可靠的测序结果，我们一家三口要花费大约50万美金。

测序之后呢？
而且，即使我们发现了突变，我们能做什么呢？
我们必须检查每个突变对蛋白质的结构和功能的影响，一个几乎不可能完成的任务。

但至少这在理论上是可行的。

外显子测序
在Bertrand经受所有这些折磨期间，Shashi和Kelly Schoch一直和我们保持联系，和我们一道验证假设。

他们坚信，Bertrand身上有一种我们现在还不清楚的基因突变。

而且他们建议一种非常聪明的解决办法：
对我们一家人做全外显子测序。

外显子占约2%的基因组，因此全外显子测序的工作量只有全基因组测序的约2%。

这2%的外显子，在预测疾病上，可能比其他的DNA更重要。

而且，外显子测序相对便宜。

如果突变在Bertrand的外显子上，我们应该可以发现它。

Bertrand和其它11个有相似症状未确诊的孩子，加入了杜克大学的一项科学研究。

躲过肝纤维化和Long QT
在使用雄去氧胆酸控制Bertrand肝脏纤维化之后，我们密切监视病情进展。

情况好转了。

一年后，Bertrand的肝脏各项指标显示正常。

Bertrand应该不会死于肝衰竭。

心脏病专家检查了Bertrand的心脏，证实他的Long QT症是药物诱导，而不是我们原来认为的先天的遗传。

我们曾经使用抗生素erythromycin来控制Bertrand的感染，它就是Long QT的诱因。

角膜缺损
一波未平，一波又起。

刚刚医治好了肝纤维化和Long QT，Bertrand又被发现患有严重的角膜感染。

由于Bertrand不可以再使用抗生素，只能用手术的办法清除眼部的化脓。

由于缺少泪水的滋润，Bertrand的眼部逐渐溃烂。

Bertrand的瞳孔下会结疤，虽然不会挡住视野，但是会导致视物不清。

在Bertrand的眼保健师的帮助下，我们没有采用手术，而是给他的眼睛上一种润滑药膏，每两小时一次。

药膏确实有效，Bertrand的眼睛逐渐好转。

可是哪怕有半天我们忘记上药膏，Bertrand的眼睛就会感染一周，并且结疤。

Bertrand几乎一刻也离不开人。

怀孕
在杜克大学的外显子测序开始一个月后，Cristina怀孕了。

我们知道，我们的第二个孩子也有可能和Bertrand患有一样的疾病。

但是我们决定，不论测序如何，我们都不会让结果影响我们对第二个孩子的态度。

干细胞
在外显子测序的同时，我们积极寻找治疗Bertrand癫痫的办法。

一个假设是，Bertrand不是一个百分百的突变携带者，可能在他的细胞中，只有一些是突变的。

在学术上，这种情况叫做肉体突变嵌合（Somatic mosaicism）。

这是因为每个个体都是父亲和母亲两份遗传信息的携带者。

因为这个假设，我们决定放手一搏。

我们在Bertrand出生时就保存了他的脊髓血干细胞。

Kurtzberg一直在杜克进行一项研究，检测干细胞注入（而不是移植）对儿童脑损伤的作用。

因为自身的干细胞注入不象他人干细胞移植会产生免疫反应，因此我们尝试了干细胞注入。

我们的想法时，如果Bertrand的脊髓血干细胞不含有基因突变，那么这些干细胞可能修复Bertrand的大脑，并且恢复因为缺失的某些酶而损坏的大脑功能。

即使干细胞注入不能弥补缺失的某些酶，他们还是有可能缓解Bertrand 的脑白质流失。

克利夫兰医学院
因为Bertrand的癫痫很复杂，我们得知手术并不是一个合适的选择。

但是，我们还是来到了克利夫兰医学院，全美乃至世界医治儿童癫痫的领军医疗机构。

克利夫兰医学院同样认为Bertrand不适合手术。

他们加大药量来控制Bertrand的症状。

在克利夫兰对Bertrand的脑核磁共振成像传来好消息：Bertrand的脑白质不再流失了。

这并不意味着对Bertrand的干细胞注入生效了，但是，至少表明，类似的干细胞治疗是有希望的。

第一个突变
Bertrand三岁半的时候，我们收到了杜克大学Shashi博士的电话，那时距离Bertrand的妹妹Victoria出生只有一周。

根据大学科研的规定，他们不能告诉我他们发现什么了。

但是他们向我保证，Victoria不会有和Bertrand一样的疾病。

他们想弄一些Cristina的父母的血液样本进行验证。

我们立即和研究组见了面。

他们透露，他们发现了一个X染色体突变，有可能是Bertrand患病的元凶。

X染色体突变通常不会影响女性，因为女性有两条X染色体；而男性则会受到影响，因为男性只有一条X染色体，另一条是Y染色体。

因此，假如Bertrand因为这个X染色体突变患病的话，Victoria可能是携带者，不会有症状。

这就是为什么他们说Victoria可能没事的原因。

大喜欲狂。

可是，杜克的研究组错了。

无辜的突变
Victoria出生之后，对Cristina父母的血检结果出来了。

Cristina的父亲有和Bertrand一样的X染色体突变。

这个X染色体突变非常罕见，只有不到千分之一，而且，这个突变能影响蛋白的功能，应有的临床表现也符合Bertrand的部分临床表现。

但是，Bertrand的外公是正常的。

这个突变不是真凶。

维生素缺乏
我们常常忽视最简单有效的东西。

其实维生素可以有效治疗Bertrand的病。

在查询不流眼泪的资料时，Cristina发现了维生素缺乏。

虽然Bertrand每天都服用复合维生素，但是检查发现他肝脏贮存的维生素非常少。

加大维生素用量后，Bertrand的肝脏维生素水平正常了。

从那以后，Bertrand可以哭了，虽然不多，但是足够了。

不幸的是，因为角膜结疤，Bertrand不能眨眼，我们还是要不停地给他上润滑药膏，不过不用那么频繁了。

诊断：N-寡糖酶（NGLY1）缺乏
Bertrand四岁半的时候，我们又接到了杜克的电话。

外显子测序结果全部出来了，他们终于找到了答案！
Cristina和我都有NGL Y1基因突变：我在NGL Y1的第八外显子上有一个意外终止突变，Cristina则在最后一个外显子上有移码突变。

因为这些突变，我和Cristina体内产生的N-寡糖酶就比正常人少一半。

Bertrand遗传了两个突变，因此不能生产这种寡糖酶。

他是第一个，也是唯一的一个被发现缺少这种酶的人。

NGL Y1的功能是能把错误折叠的蛋白的糖基化修饰去掉，好回收它们产生氨基酸。

Bertrand的细胞里面积累了很多错误折叠的蛋白。

几率
这种疾病的几率有多大？
我们粗略的估计：根据测序的结果，我和Cristina每人的基因突变几率最高是千分之一。

那意味着一对夫妻生育一个类似Bertrand的孩子的几率只有不到百万分之一。

而每对正常夫妻生育的子女有四分之一的几率获得两个突变，因此最终的几率是1/4，000，000。

这个估计其实是很保守的，只是根据我们夫妻的特例进行的估计，实际上几率可能还要低。

所以Victoria得病的几率也是1/4。

事实上，她很正常，没有携带任何一个突变。

新的选择
在Cristina的父亲Manuel Casanova博士和我们的朋友Karen Ho博士的帮助下，我们试图探究NGL Y1缺乏的深意。

Ho博士认为NGL Y1缺失会导致内质网压力。

如果这样，那么使用抗氧化剂会减少这种压力。

Casanova则致力于研究是否有些药品可以影响我的那个异常终止突变，从而让这个残破的NGL Y1基因产生一些寡糖酶。

在和加拿大的一些科学家讨论之后，Casanova博士认为庆大霉素可能有效，因为庆大霉素被用来治疗囊肿型纤维化，一种遗传性胰腺病。

合成寡糖酶
与此同时，Cristina自己的研究有了新的发现：一种寡糖酶已经被合成出来了，这出乎杜克和我们犹他州自己的研究组的意料。

这种寡糖酶受专利保护，主要是在实验室中使用，已经研发出20多年了。

每包244美金。

下一步
可是遗憾的是，我们不能订购一包然后给Bertrand注射。

我们需要FDA的批文和公司的协助。

另外，虽然Bertrand的病是终生的，他的癫痫一直恶化，脑白质在流失，我们还是要确保这种合成的寡糖酶是安全的。

即使我们把这些搞定了，我们还是需要别的配方来保证这种低聚糖酶在体内的生物活性。

而且，这种酶很难穿过血脑屏障。

还有更多的未知。

然而Bertrand命悬一线。

所以我们还是会尝试任何可能。

尾声，但不是结局
我们对Bertrand的承诺是：
Of course, we will do everything possible for him. And, if that fails, we'll try the impossible.
译者：我几乎流着泪翻译完这篇文章，深深感叹这对父母的伟大，从没想到过放弃。

他们已经承受了太多的苦难。

虽然任何祝福同他们的努力相比都是微不足道的，还是祝他们一家一生平安。

原文：
[1] /articles/my-sons-killer/.。