癲癇是常見的神經系統疾病，其中高達 30% 的患者為藥物難治性癲癇，不僅給患者造成身心的危害，也增加了社會、家庭的負擔。而單純依據臨床特征和現行癲癇用藥指南的給藥方案，難以獲得滿意的治療效果。隨著基因測序技術的發展，越來越多的癲癇致病基因得以發現，可以精確地幫助醫生明確癲癇發生的機制，輔助臨床選擇適合的個體化治療方案，把握治療時機。
引用本文： 胡笑月, 湯繼宏, 華穎. 精準醫療在難治性癲癇中的現狀. 癲癇雜志, 2019, 5(3): 192-195. doi: 10.7507/2096-0247.20190034 復制
癲癇是腦神經元過度放電引起的反復性、發作性和短暫性的中樞神經系統功能疾病，以兒童和青少年發病率較高。全世界大約有 4 000～5 000 萬人患有癲癇[1]，使其成為全球最常見的神經系統疾病之一，盡管在過去幾十年中，可獲得的抗癲癇藥物（AEDs）數量增長一倍以上，但仍有約 30% 的患者屬于藥物難治性癲癇，比例與 40 年前（1979 年）相似[2]。這部分疾病不僅嚴重影響了患者的生理和心理健康，經濟費用方面也占到了癲癇總治療費用的 80%[3]，也是整個社會的主要健康問題之一。
難治性癲癇定義為：經過至少兩種一線 AEDs 正規治療后無效（血藥濃度在有效范圍），并且至少觀察 2 年，仍然不能控制且每月至少發作 4 次以上，嚴重影響患者日常生活，并且無進行性中樞神經系統疾病或占位性病變[4]。在一定程度上，難治性癲癇藥物的治療仍然是一個試錯過程，關于第一和第二選擇藥物的指南在很大程度上是基于當前的癲癇類型分類和腦電圖（EEG）結果[5]。但隨著對疾病認識的提高，人們已經意識到病因是難治性癲癇患者治療、預后和臨床進程的主要決定因素。2017 年國際抗癲癇聯盟（ILAE）的癲癇分類提出六大病因：遺傳性、結構性、感染性、免疫性、代謝性、未知病因。在仔細排除中樞神經系統感染和免疫性疾病、腦部結構異常、中毒和代謝等繼發因素后，有 50% 的患者無腦部器質性表現，病因不明，稱為原發性癲癇，一般認為由遺傳因素控制。
1 癲癇與精準醫學
隨著近年來臨床檢測技術的進步，特別是二代測序技術的發展，癲癇的遺傳基因突變的診出率已達到 30%～40%。通過基因檢測，可以更精確的幫助醫生確認癲癇，尤其是單基因遺傳性癲癇產生的原因，從而實施正確、合理的治療方案，實現對癲癇疾病的精準治療。
近年來，癲癇遺傳學和精準醫學研究迎來日新月異的變化。2010 年美國國家衛生研究院主導的 Epi4K/Epi25 項目已完成 4 000 例癲癇性腦病的全外顯子測序檢測（WES）[6]，發現一些癲癇性腦病的新發致病性突變（SLC1A2、CACNA1A、DNM1、GNAO1 等）[7-11]。
癲癇相關基因的數量在不斷擴展，這些進展不但為前期機制與功能研究帶來了新的機遇，也改善了當前 AEDs 的應用。眾所周知，難治性癲癇不僅多種藥物治療無效，甚至藥物的不良反應也十分嚴重，尤其是應用不適宜的 AEDs，還有可能加重癲癇發作或者是誘發新的癲癇類型[12]。
2 難治性癲癇的精準治療
癲癇基因的突變機制不僅涉及離子通道功能障礙和神經遞質調節，還涉及結構基因、細胞信號轉錄等多重機制[13]。通過基因檢測，分析突變位點引起的相應的蛋白分子的功能改變，可以輔助醫師選擇合適的治療方案以及針對性藥物，同時規避有可能加重病情的藥物，提供治療思路，并把握治療時機，實現精準的靶向治療。以下就近年來針對難治性癲癇的特殊基因突變的精準治療進行總結。
2.1 抗癲癇藥物治療
2.1.1 電壓門控離子通道基因突變與治療
嬰兒嚴重肌陣攣性癲癇（Dravet 綜合征）是鈉離子通道基因突變引起的常見的難治性癲癇，其中 SCN1A 基因突變多為“功能失活性突變”，需要避免使用鈉離子通道阻滯劑，如奧卡西平、卡馬西平、拉莫三嗪[14]，而 SCN2A、SCN8A 突變為“功能獲得性突變”，應用鈉離子通道阻滯劑對癲癇控制有效[15,16]。結合受影響通道的表達模式，這些效應可以直觀地轉化為抑制性神經元（SCN1A）的放電減少或主要神經元（SCN2A）的興奮性增強，從而解釋癲癇的發生。然而，一些 SCN2A 突變也會顯示出功能喪失[17]，需要更多的臨床病例總結經驗。嬰兒游走性部分性癲癇是一種罕見的對常規 AEDs 反應欠佳的嬰兒早期癲癇性腦病，最常見的病因是 KCNT1 基因突變，造成鉀通道過度活躍功能突變，而作為 KCNT1 阻滯劑的抗心律失常藥奎尼丁老藥新用，被證實在此類遺傳性癲癇中有治療作用[18]。但有研究表明患者的差異效應，即那些在幼年接受治療的患者與接受治療的（年輕）成年人相比表現出更積極的反應[19,20]。今后的研究需要進一步探索這種差異產生的機制以及藥物治療的合適時間窗。有關鉀離子通道變異的基因，如 KCNQ 基因的突變，可以引起家族性新生兒癲癇發作以及形式嚴重的早發性癲癇腦病，新型 AEDs 瑞替加濱在體外實驗中表明可以修復癲癇突變基因 KCNQ2 離子通道的正常功能[21]。但因為在成人患者中出現的嚴重不良反應[22]，該藥已從市場撤離，所幸目前仍有其他具有類似作用模式而不良反應更小的新藥正在研發中。
2.1.2 配體門控離子通道基因突變與治療
另一個精準醫學在遺傳性癲癇的老藥新用的例子，是美國食品和藥物管理局批準的 N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA）受體拮抗劑—美金剛，作為 NMDA 受體阻滯劑，用于治療阿爾茨海默病時可以使癥狀得到輕度到中度的改善。使用治療 GRIN2A、GRIN2D 基因突變相關的癲癇，美金剛可顯著減少由 GRIN2A 新生錯義突變引起的早發性癲癇患者的發作[23]。而當患者出現難治性癲癇持續狀態時，麻醉藥氯胺酮和鎂作為 NMDA 受體阻滯劑也被證明是有效的[24]。最近研究[25]表明 γ-氨基丁酸（GABA）A 受體亞單位 β3（GABRB3）基因突變也與藥物難治性癲癇有關，并報道 1 例 GABRB3 基因突變所致的難治性癲癇，后經更換為氯硝西泮后癲癇得到了控制。氯硝西泮是一種苯二氮卓類衍生物，與 GABA-A 型受體結合，增加神經遞質 GABA 的抑制作用，從而控制癲癇。
2.1.3 非離子通道基因突變與治療
除上述離子通道基因外，研究還發現部分癲癇致病基因與離子通道無關，而主要影響特定蛋白功能。SLC2A1 基因主要編碼葡萄糖轉運蛋白 1（Glucose transporter type 1，GLUT1），GLUT1 具有轉運葡萄糖通過血腦屏障及紅細胞膜的作用。當 SLC2A1 基因發生突變時，葡萄糖就不能有效地通過血腦屏障，導致腦組織缺乏能量供應而產生癲癇，這時通過生酮飲食給大腦提供替代的能酮體，即可緩解臨床癥狀[26]。吡哆醇依賴性癲癇（PDE）是一種罕見的常染色體隱性疾病，發病于新生兒期，各種 AEDs 均不能控制發作。參與 PDE 的基因是 ALDH7A1 基因，編碼吡哆醛-5-磷酸結合蛋白[27]，是合成吡哆醇的關鍵蛋白，故當 ALDH7A1 發生突變時，患者對高劑量維生素 B6（吡哆醇）治療反應好。mTOR 信號通路在癲癇的發病中也扮演了重要角色，與之相關的基因，如 TSC1、TSC2 突變可引起嚴重的難治性癲癇，需要應用 mTOR 阻滯劑—雷帕霉素進行治療[28]。
2.2 非抗癲癇藥物治療
對單用或者聯合 AEDs 治療不滿意的難治性癲癇，還可選用生酮飲食以及激素、丙種球蛋白等進行治療[29]。
2.2.1 生酮飲食
生酮飲食是一個脂肪高比例、碳水化合物低比例，蛋白質和其他營養素合適的配方飲食，治療兒童難治性癲癇已有數十年的歷史。最近有一些研究開始分析與生酮飲食療效及不良反應相關的基因，評估生酮飲食的基因位點。2018 年 7 月，韓國一項最新研究發現 SCN2A、KCNQ2、STXBP1、SCN1A 基因突變的患者對生酮飲食尤為有效，但 CDK15 基因突變的患者療效較低[30]。2018 年 9 月，臺灣學者對 1 例有 SCN2A 基因新生突變的嬰兒痙攣癥患兒使用生酮飲食治療，患兒在接下來 10 個月內無發作，并且 EEG 明顯恢復[31]。Schoeler 研究小組[32]通過全基因組測序比較 112 例對生酮飲食無反應和 123 例反應良好的患者，篩選出了與療效欠佳有關的候選基因 CDYL。
2.2.2 激素和丙種球蛋白
激素和丙種球蛋白等免疫療法用來治療嬰兒痙攣癥、睡眠期癲癇放電持續狀態（ESES）相關譜系疾病等難治性癲癇，但療效也報道不一，也有一些已發表的對特異性基因變異的療效的研究，如丙種球蛋白對 GRIN2A 突變引起的 Landau-Kleffner 綜合征（Landau-Kleffnersyndrome，LKS）療效顯著[33]。因為 GRIN2A 突變，引起編碼的 NMDA 受體功能紊亂，使其抗原性增加，引發了自身免疫反應。
2.2.3 手術治療
對于腦內病灶部位明確，且藥物治療不能控制發作的難治性癲癇，可采用手術治療。皮質發育畸形包括多個與大腦皮質結構和皮質下結構異常相關的疾病實體，其中很大一部分導致耐藥性癲癇的發生，是兒科癲癇手術中最常見的病因。在嚴格挑選的病例中，癲癇手術可能導致發作頻率的顯著改善，甚至完全緩解[34]。而近期有學者[35]提出潛在的分子遺傳變化是影響癲癇手術患者選擇的一個潛在因素。Stevelink 等[36]分析了 10 篇文獻涉及 mTOR 通路異常的 30 例手術病例，包括 DEPDC、PTEN、NPRL2 和 NPRL3 基因突變引起的 mTOR 通路信號改變所致的皮質畸形，最后的結論是 mTOR 通路基因突變的手術成功率為 71%（22/30）。
2.2.4 干細胞治療
在腦卒中、多發性硬化和帕金森病等不同的神經系統疾病中都有關于干細胞治療的報道，但其實它也有被用來探索癲癇的治療[37]。對于基因突變引起的 GABA 功能紊亂，目前已有一些動物實驗集中于修復和增強 GABA 能系統將 GABA 祖細胞移植到癲癇腦區[38]。例如，將神經干細胞移植到癲癇持續狀態誘導的慢性癲癇大鼠模型的海馬中，可以通過移植細胞的長期存活及其向 GABA 能神經元的分化來減少癲癇發作[39]。還有一些研究在早期胚胎發育期使用來自內側神經節隆起的祖細胞—這是大腦中 GABA 能神經元的主要來源，減少顳葉癲癇不同實驗模型的癲癇發作[40]。值得注意的是，將衍生成熟的 GABA 中間神經元移植到顳葉癲癇小鼠模型的大腦中，當它們的功能整合后不僅可以抑制癲癇的產生，還能改善認知行為[41]。
3 結語
與難治性癲癇相關的基因變異的檢測開創了癲癇治療的新紀元。對致病基因的深入了解將會使一些癲癇臨床綜合征的診治轉變為以基因為導向。例如，在致病基因確定之后，West 綜合征可被稱為 SCN2A 癲癇性腦病，治療思路和策略也將與以往不同。我們現在已經逐步進入一個精準醫學的時代，現有和新開發的疾病模型將繼續擴大我們對大腦功能的理解，并揭示與難治性癲癇相關的特定基因和相關變異的疾病機制。這些實驗研究和臨床實踐將提供新的治療靶點，推動臨床工作，包括老藥新用以及分子生物技術的應用，如干細胞療法等，為嚴重受累的難治性癲癇患者帶來福音。
癲癇是腦神經元過度放電引起的反復性、發作性和短暫性的中樞神經系統功能疾病，以兒童和青少年發病率較高。全世界大約有 4 000～5 000 萬人患有癲癇[1]，使其成為全球最常見的神經系統疾病之一，盡管在過去幾十年中，可獲得的抗癲癇藥物（AEDs）數量增長一倍以上，但仍有約 30% 的患者屬于藥物難治性癲癇，比例與 40 年前（1979 年）相似[2]。這部分疾病不僅嚴重影響了患者的生理和心理健康，經濟費用方面也占到了癲癇總治療費用的 80%[3]，也是整個社會的主要健康問題之一。
難治性癲癇定義為：經過至少兩種一線 AEDs 正規治療后無效（血藥濃度在有效范圍），并且至少觀察 2 年，仍然不能控制且每月至少發作 4 次以上，嚴重影響患者日常生活，并且無進行性中樞神經系統疾病或占位性病變[4]。在一定程度上，難治性癲癇藥物的治療仍然是一個試錯過程，關于第一和第二選擇藥物的指南在很大程度上是基于當前的癲癇類型分類和腦電圖（EEG）結果[5]。但隨著對疾病認識的提高，人們已經意識到病因是難治性癲癇患者治療、預后和臨床進程的主要決定因素。2017 年國際抗癲癇聯盟（ILAE）的癲癇分類提出六大病因：遺傳性、結構性、感染性、免疫性、代謝性、未知病因。在仔細排除中樞神經系統感染和免疫性疾病、腦部結構異常、中毒和代謝等繼發因素后，有 50% 的患者無腦部器質性表現，病因不明，稱為原發性癲癇，一般認為由遺傳因素控制。
1 癲癇與精準醫學
隨著近年來臨床檢測技術的進步，特別是二代測序技術的發展，癲癇的遺傳基因突變的診出率已達到 30%～40%。通過基因檢測，可以更精確的幫助醫生確認癲癇，尤其是單基因遺傳性癲癇產生的原因，從而實施正確、合理的治療方案，實現對癲癇疾病的精準治療。
近年來，癲癇遺傳學和精準醫學研究迎來日新月異的變化。2010 年美國國家衛生研究院主導的 Epi4K/Epi25 項目已完成 4 000 例癲癇性腦病的全外顯子測序檢測（WES）[6]，發現一些癲癇性腦病的新發致病性突變（SLC1A2、CACNA1A、DNM1、GNAO1 等）[7-11]。
癲癇相關基因的數量在不斷擴展，這些進展不但為前期機制與功能研究帶來了新的機遇，也改善了當前 AEDs 的應用。眾所周知，難治性癲癇不僅多種藥物治療無效，甚至藥物的不良反應也十分嚴重，尤其是應用不適宜的 AEDs，還有可能加重癲癇發作或者是誘發新的癲癇類型[12]。
2 難治性癲癇的精準治療
癲癇基因的突變機制不僅涉及離子通道功能障礙和神經遞質調節，還涉及結構基因、細胞信號轉錄等多重機制[13]。通過基因檢測，分析突變位點引起的相應的蛋白分子的功能改變，可以輔助醫師選擇合適的治療方案以及針對性藥物，同時規避有可能加重病情的藥物，提供治療思路，并把握治療時機，實現精準的靶向治療。以下就近年來針對難治性癲癇的特殊基因突變的精準治療進行總結。
2.1 抗癲癇藥物治療
2.1.1 電壓門控離子通道基因突變與治療
嬰兒嚴重肌陣攣性癲癇（Dravet 綜合征）是鈉離子通道基因突變引起的常見的難治性癲癇，其中 SCN1A 基因突變多為“功能失活性突變”，需要避免使用鈉離子通道阻滯劑，如奧卡西平、卡馬西平、拉莫三嗪[14]，而 SCN2A、SCN8A 突變為“功能獲得性突變”，應用鈉離子通道阻滯劑對癲癇控制有效[15,16]。結合受影響通道的表達模式，這些效應可以直觀地轉化為抑制性神經元（SCN1A）的放電減少或主要神經元（SCN2A）的興奮性增強，從而解釋癲癇的發生。然而，一些 SCN2A 突變也會顯示出功能喪失[17]，需要更多的臨床病例總結經驗。嬰兒游走性部分性癲癇是一種罕見的對常規 AEDs 反應欠佳的嬰兒早期癲癇性腦病，最常見的病因是 KCNT1 基因突變，造成鉀通道過度活躍功能突變，而作為 KCNT1 阻滯劑的抗心律失常藥奎尼丁老藥新用，被證實在此類遺傳性癲癇中有治療作用[18]。但有研究表明患者的差異效應，即那些在幼年接受治療的患者與接受治療的（年輕）成年人相比表現出更積極的反應[19,20]。今后的研究需要進一步探索這種差異產生的機制以及藥物治療的合適時間窗。有關鉀離子通道變異的基因，如 KCNQ 基因的突變，可以引起家族性新生兒癲癇發作以及形式嚴重的早發性癲癇腦病，新型 AEDs 瑞替加濱在體外實驗中表明可以修復癲癇突變基因 KCNQ2 離子通道的正常功能[21]。但因為在成人患者中出現的嚴重不良反應[22]，該藥已從市場撤離，所幸目前仍有其他具有類似作用模式而不良反應更小的新藥正在研發中。
2.1.2 配體門控離子通道基因突變與治療
另一個精準醫學在遺傳性癲癇的老藥新用的例子，是美國食品和藥物管理局批準的 N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA）受體拮抗劑—美金剛，作為 NMDA 受體阻滯劑，用于治療阿爾茨海默病時可以使癥狀得到輕度到中度的改善。使用治療 GRIN2A、GRIN2D 基因突變相關的癲癇，美金剛可顯著減少由 GRIN2A 新生錯義突變引起的早發性癲癇患者的發作[23]。而當患者出現難治性癲癇持續狀態時，麻醉藥氯胺酮和鎂作為 NMDA 受體阻滯劑也被證明是有效的[24]。最近研究[25]表明 γ-氨基丁酸（GABA）A 受體亞單位 β3（GABRB3）基因突變也與藥物難治性癲癇有關，并報道 1 例 GABRB3 基因突變所致的難治性癲癇，后經更換為氯硝西泮后癲癇得到了控制。氯硝西泮是一種苯二氮卓類衍生物，與 GABA-A 型受體結合，增加神經遞質 GABA 的抑制作用，從而控制癲癇。
2.1.3 非離子通道基因突變與治療
除上述離子通道基因外，研究還發現部分癲癇致病基因與離子通道無關，而主要影響特定蛋白功能。SLC2A1 基因主要編碼葡萄糖轉運蛋白 1（Glucose transporter type 1，GLUT1），GLUT1 具有轉運葡萄糖通過血腦屏障及紅細胞膜的作用。當 SLC2A1 基因發生突變時，葡萄糖就不能有效地通過血腦屏障，導致腦組織缺乏能量供應而產生癲癇，這時通過生酮飲食給大腦提供替代的能酮體，即可緩解臨床癥狀[26]。吡哆醇依賴性癲癇（PDE）是一種罕見的常染色體隱性疾病，發病于新生兒期，各種 AEDs 均不能控制發作。參與 PDE 的基因是 ALDH7A1 基因，編碼吡哆醛-5-磷酸結合蛋白[27]，是合成吡哆醇的關鍵蛋白，故當 ALDH7A1 發生突變時，患者對高劑量維生素 B6（吡哆醇）治療反應好。mTOR 信號通路在癲癇的發病中也扮演了重要角色，與之相關的基因，如 TSC1、TSC2 突變可引起嚴重的難治性癲癇，需要應用 mTOR 阻滯劑—雷帕霉素進行治療[28]。
2.2 非抗癲癇藥物治療
對單用或者聯合 AEDs 治療不滿意的難治性癲癇，還可選用生酮飲食以及激素、丙種球蛋白等進行治療[29]。
2.2.1 生酮飲食
生酮飲食是一個脂肪高比例、碳水化合物低比例，蛋白質和其他營養素合適的配方飲食，治療兒童難治性癲癇已有數十年的歷史。最近有一些研究開始分析與生酮飲食療效及不良反應相關的基因，評估生酮飲食的基因位點。2018 年 7 月，韓國一項最新研究發現 SCN2A、KCNQ2、STXBP1、SCN1A 基因突變的患者對生酮飲食尤為有效，但 CDK15 基因突變的患者療效較低[30]。2018 年 9 月，臺灣學者對 1 例有 SCN2A 基因新生突變的嬰兒痙攣癥患兒使用生酮飲食治療，患兒在接下來 10 個月內無發作，并且 EEG 明顯恢復[31]。Schoeler 研究小組[32]通過全基因組測序比較 112 例對生酮飲食無反應和 123 例反應良好的患者，篩選出了與療效欠佳有關的候選基因 CDYL。
2.2.2 激素和丙種球蛋白
激素和丙種球蛋白等免疫療法用來治療嬰兒痙攣癥、睡眠期癲癇放電持續狀態（ESES）相關譜系疾病等難治性癲癇，但療效也報道不一，也有一些已發表的對特異性基因變異的療效的研究，如丙種球蛋白對 GRIN2A 突變引起的 Landau-Kleffner 綜合征（Landau-Kleffnersyndrome，LKS）療效顯著[33]。因為 GRIN2A 突變，引起編碼的 NMDA 受體功能紊亂，使其抗原性增加，引發了自身免疫反應。
2.2.3 手術治療
對于腦內病灶部位明確，且藥物治療不能控制發作的難治性癲癇，可采用手術治療。皮質發育畸形包括多個與大腦皮質結構和皮質下結構異常相關的疾病實體，其中很大一部分導致耐藥性癲癇的發生，是兒科癲癇手術中最常見的病因。在嚴格挑選的病例中，癲癇手術可能導致發作頻率的顯著改善，甚至完全緩解[34]。而近期有學者[35]提出潛在的分子遺傳變化是影響癲癇手術患者選擇的一個潛在因素。Stevelink 等[36]分析了 10 篇文獻涉及 mTOR 通路異常的 30 例手術病例，包括 DEPDC、PTEN、NPRL2 和 NPRL3 基因突變引起的 mTOR 通路信號改變所致的皮質畸形，最后的結論是 mTOR 通路基因突變的手術成功率為 71%（22/30）。
2.2.4 干細胞治療
在腦卒中、多發性硬化和帕金森病等不同的神經系統疾病中都有關于干細胞治療的報道，但其實它也有被用來探索癲癇的治療[37]。對于基因突變引起的 GABA 功能紊亂，目前已有一些動物實驗集中于修復和增強 GABA 能系統將 GABA 祖細胞移植到癲癇腦區[38]。例如，將神經干細胞移植到癲癇持續狀態誘導的慢性癲癇大鼠模型的海馬中，可以通過移植細胞的長期存活及其向 GABA 能神經元的分化來減少癲癇發作[39]。還有一些研究在早期胚胎發育期使用來自內側神經節隆起的祖細胞—這是大腦中 GABA 能神經元的主要來源，減少顳葉癲癇不同實驗模型的癲癇發作[40]。值得注意的是，將衍生成熟的 GABA 中間神經元移植到顳葉癲癇小鼠模型的大腦中，當它們的功能整合后不僅可以抑制癲癇的產生，還能改善認知行為[41]。
3 結語
與難治性癲癇相關的基因變異的檢測開創了癲癇治療的新紀元。對致病基因的深入了解將會使一些癲癇臨床綜合征的診治轉變為以基因為導向。例如，在致病基因確定之后，West 綜合征可被稱為 SCN2A 癲癇性腦病，治療思路和策略也將與以往不同。我們現在已經逐步進入一個精準醫學的時代，現有和新開發的疾病模型將繼續擴大我們對大腦功能的理解，并揭示與難治性癲癇相關的特定基因和相關變異的疾病機制。這些實驗研究和臨床實踐將提供新的治療靶點，推動臨床工作，包括老藥新用以及分子生物技術的應用，如干細胞療法等，為嚴重受累的難治性癲癇患者帶來福音。