作者:徐治国 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2010-5-31 17:51:31
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3万聋人背后的科研与思量
基因芯片援手耳聋检测
 
传统检测手段的缺憾,催生了基因芯片诊疗的诞生与广泛应用,它有望成为新一代的集成化基因工具,在耳聋的大规模筛查和预防中大放异彩
 
3万人,这是第一次全国残疾人抽样调查给出的中国每年新增聋儿的估算数量。
 
“这还只是出生时就已经是聋儿的数量,加上后天药物的使用等外界因素影响,实际数字应该在6~8万左右。”博奥生物有限公司暨生物芯片北京国家工程研究中心(以下简称“博奥”)高华方博士说。
 
这一惊人数字的背后,是中国家庭对耳聋预防工作的重视不足。其实,早在1987年的第一次全国残疾人抽样调查中旧已经给出清晰的数字:有近30%的家长根本就不清楚导致孩子听力残疾的原因。也就是说,家长对致聋原因并不清楚,所以也就无法排除致聋因素。
 
认识固然不足,但是耳聋检测、排查和治疗方法的落伍月缺憾也难逃其责。
 
“……我希望那些还有听力和说话障碍的孩子,能以坚强的毅力克服困难,听到声音,开口说话……”
 
4年前的“六一儿童节”,国务院总理温家宝在中国聋儿康复中心向全国聋哑儿童送去了殷切的祝福。祝福的同时,某种意义上,这是总理对攻克耳聋病变的科学家和研发单位提出的隐形要求。
 
庞大的数字
 
全世界约有2.78 亿人患有中度以上的听力损失,中国共有听力障碍患者2780万,占全国8296万残疾人的33%,占世界听障人群的25%,居全国各类残疾之首。听力言语残疾者中7岁以下的聋儿达80 万人,触目惊心的数字背后是对中国防聋、治聋工作的考量和深思。
 
耳聋是临床上最常见的遗传病之一。全球来看,每1000个新生儿中,有1~3名听力障碍儿童。遗传、疾病、药物、事故、灾害、环境、污染等因素都可能造成耳聋,这是多年来临床医学领域专家的共识。中国人群大部分遗传性耳聋由GJB2、PDS(SLC26A4)、线粒体DNA基因和GJB3等4个基因的突变所引起。
 
在所有致聋原因中,约60%的新生聋儿与遗传因素有关,而且导致残疾并不仅限于一代人。两次全国残疾人抽样调查发现,因遗传因素而致聋的发病人数呈明显的上升态势。
 
不仅如此,在中国由于抗生素的应用,发生了大量的药物性耳聋病例,这正如高华方所介绍的那样,后天致聋现象非常普遍,“致聋药物中毒危害巨大,一个出生健康的孩子因为在发烧或其他疾病中打了卡那霉素、庆大霉素或链霉素,往往容易导致终生耳聋。”
 
不仅如此,中国累计约有30万对已生养聋儿的育龄夫妇面临再次生育选择和生育另一个聋儿的风险,他们需要知道发生耳聋的准确病因并需要相应的产前诊断技术来确保再次生育成功。
 
如果医疗检测手段足够先进,中国、甚至世界聋人数量将会是另一个数字。
 
传统检测短板
 
遗传性耳聋是通过遗传或者隔代遗传由父母传给其子女。不论父母方中的单方或者双方是耳聋患者还是健康携带者,耳聋基因都会通过父母向子女遗传。
 
通过对基因突变的识别不仅可用于遗传咨询、产前诊断和新生儿听力筛查,还可以帮助和提醒医生慎重使用特定种类的抗生素以避免造成携带基因突变的儿童致聋。
 
由于导致“语前聋”的环境因素的存在,有时无法判断患者是否为遗传性耳聋,同时耳蜗结构复杂,耳聋听力表现难以区分,常规的电生理检测或生化检测均不能从病因学上给出满意的解释。这就决定了遗传性耳聋基因检测是较为有效的病因学分析方法之一。
 
遗传性耳聋基因检测,就是通过分析被检者的DNA,确认与耳聋相关的基因是否存在缺陷,从而为耳聋的临床诊断提供依据。另外也可用于耳聋发病风险的评估,鉴别致病基因的携带者,进行产前诊断或预后判断。常规检测手段包括:直接测序(DS)、限制酶切指纹—单链构象多态性分析(REF-SSCP)、限制性片段长度多态性分析(RFLP)、变性高效液相色谱分析(DHPLC)。
 
“基因检测技术比传统检查拥有更高的准确性、更远的前瞻性,它首次使人们面对耳聋从只能患病后被动治疗,而转为可以提前主动的预防和干预。”吉林省耳鼻咽喉头颈外科研究所副研究员王苹告诉《科学时报》。
 
然而,由于遗传性耳聋有很高的遗传异质性,与耳聋相关的基因至少有100个,这给临床检测带来了很大的困难。
 
此时,传统的基因检测手段就暴露了其局限性,而临床的耳聋基因诊断又需要操作简便、结果准确、通量高、价格低廉的新手段。“这些方法或者不能定性,或者耗时费力、所需设备和耗材昂贵,更重要的是难以广泛地开展基因诊断,很难同时对不同基因的多个突变位点进行检测。”解放军总医院聋病分子诊断中心主任戴朴告诉《科学时报》。
 
因此,有必要建立一种高通量、高效率的基因突变检测方法,以实现临床快速检测或大规模人群筛查。与此同时,中国聋人中4种基因突变导致的耳聋比例较高的事实,也在催生新的耳聋预防思路和方法,迫切需要相关技术进行基因突变的新生儿筛查或用药前检测。
 
尽管距离新生儿耳聋“零”发生率的目标还遥之甚远,但是包括医药界科学家和相关企业都在日夜攻克难题。
 
遗传性耳聋基因检测芯片的诞生使人类距离这个美好愿望又进了一步。
 
基因芯片显优
 
生物芯片是DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。简单地说,生物芯片就是在一块指甲大小的玻片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品,然后由一种仪器收集信号,用计算机分析数据结果。
 
“生物芯片将改变生命科学的研究方式,革新医学诊断和治疗,极大地提高人口素质和健康水平。”这是美国《财富》杂志对生物芯片的评价。
 
事实上,多种基因突变参与了耳聋病变的发病机制,与聋病相关的基因很多,需要检测的位点更多。众多的耳聋相关基因及位点不断被发现,但传统的检测方法无法解决同时检测多突变位点的问题,而基因芯片能够提供高效的平行检测平台。
 
“目前,国外已有报道将一些较高通量的基因芯片运用到耳聋基因突变和多态性的检测中。但还没有真正应用于临床。而且,由于耳聋基因的遗传及种族异质性,国外的芯片不能照搬,因此迫切需要开发一款适合中国国情及遗传学背景的耳聋基因检测芯片。”高华方说。
 
基于这个背景,博奥耗时3年,于2009年研发出了首款遗传性耳聋基因诊断芯片——多重等位基因特异性PCR通用芯片——ASPUA,并已申请专利保护。
 
“这也是目前全世界第一款唯一获得国家食品药品监督管理局批准的遗传性耳聋基因检测产品,并进入临床。”作为项目研发负责人,高华方对自己的产品珍爱有加。“传统方法成本昂贵、操作复杂,也只有解放军总医院这种顶尖医院可以做。而采用该项技术,可以达到通量高、成本低、检测快的要求,可在5 小时之内完成导致遗传性耳聋的4 种常见基因的检测。”
 
截至目前,该芯片在解放军总医院的应用人群已达万人之上,对其在临床应用的可行性进行了初步研究后发现,“与高通量基因芯片相比较,这款专为国人遗传性耳聋设计的小型芯片,可以达到快速、敏感、准确诊断的目的。易于标准化,适于推广,显示出广阔的临床应用前景。”戴朴说。
 
除了提前预防,“该芯片还可以帮助临床医生从病因学角度辅助耳聋诊断,帮助耳聋患者寻找确切的病因,同时也可以指导患者用药,评价电子耳蜗疗效,指导生活注意事项,指导生育等等。”高华方认为基因芯片的作用不可估量。
 
“吉林大学第一医院到目前已检测上千例。一类是临床收费检测,一类是走进社区进行免费普查,加大宣传。”王苹说。“由于检测的价格太高,虽然我们做了大量的宣传,但是聋人家庭基本作为弱势群体,他们很难支付巨额的检测费用。这就需要政府给予资助。
 
王苹所在机构也一直在通过自己的努力帮助这些聋人家庭,“我们希望吉林省残联能够拨出一部分经费用于这些家庭的基因芯片检测,但是推动过程极其缓慢。”
 
“我们正在计划研发第二代基因芯片,增加检测种类,提高检测灵敏度。尽量降低检测成本,提高检测的普及率。”高华方说。“希望能够通过政府采购的渠道,这样转嫁到老百姓身上的消费额就会迅速下降。”
 
“基因芯片在快速基因诊断和筛查中起到重要作用;将耳聋基因组学研究结果与基因芯片技术相结合,有希望成为新一代的集成化基因工具,在耳聋的大规模筛查和预防中发挥重要作用。”戴朴认为。
 
预防与宣传并重
 
发生于新生儿期的听力损失,给家庭和社会带来的负担是沉重的。作为早期发现新生儿听力损失的主要手段,新生儿听力筛查通过实施听觉监测,可及早发现婴幼儿的听力问题,早期给予治疗和干预措施,以帮助患儿获得与其发育年龄相当的言语和认识能力,这是减少残疾的重要前提。
 
新生儿听力筛查是实现耳聋早发现、早干预的重要手段。然而,目前发现很多耳聋是迟发型的,在出生时并不表现听力损失。因此,单纯新生儿听力筛查存在局限性。
 
目前,国内部分地区已经初步实现了通过聋病基因筛查为聋哑人群及对高危人群进行产前诊断与咨询的目标,这将有助于降低耳聋发生率。针对耳聋基因筛查和新生儿听力及基因联合筛查的全国推广工作也逐步步入正轨。
 
通过基因诊断技术在临床的推广,可以实现规模化耳聋预防。耳聋基因诊断的实施与推广需要全国耳鼻咽喉头颈外科学界、妇幼保健、听力康复机构,以及各级政府部门尤其是卫生、科技、残联、计生等部门的密切合作和共同推进。
 
“目前,博奥正在上海、湖南和广州等地方相关医院和部门积极开展孕妇、聋儿及家长的耳聋基因检测。涉及人数达数万人。”博奥科学事务与合作总监韩家峰说。“为正常夫妇提供生育前筛查而减少聋儿的出生提供了理论基础和有效手段;对临床医生提供准确的用药(抗生素)指导;制定全国性预防策略,并构建科学、高效的预防体系对于提高中国出生人口素质具有必要性和迫切性。”
 
实施遗传性耳聋的整体预防,依赖于高效、可靠并符合中国人群的耳聋遗传特征的检测技术,以基因芯片为代表的耳聋基因诊断新技术具有较高的科学性和推广价值。
 
“由于基因芯片的诸多优势,很多医院都可以建设这一平台。”高华方说,目前已有包括解放军总医院、北京同仁医院、吉林大学第一医院等几乎遍布全国的耳聋基因检测平台近40家。“政府重视,媒体宣传,以此来共同推动耳聋预防工作的发展。”
 
 
 
 
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