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快来看看“渐冻症”致病基因的新发现~
撰文 | 张皓宇
近日，北京大学第三医院神经内科樊东升教授、中科院药物所高召兵教授、清华大学医学院贾怡昌教授联合研究团队，在Nature杂志子刊Cell Research在线发表封面（2023第七期）文章《内质网阴离子通道维持的离子稳态破坏导致肌萎缩侧索硬化病理改变》，被Cell Research当期作为研究亮点（Research Highlight）重点推荐。
该研究团队在中国肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）队列中发现了CLCC1基因的相关性及致病罕见突变，并首次探索了CLCC1在细胞内质网相关功能的异常机制，为ALS治疗提供了新的靶点。该论文通讯作者之一、北京大学第三医院神经内科樊东升教授向“医学界”表示，这是一次中国的临床诊疗与基础研究团队携手合作、取得突破进展的良好范例，希望今后能够看到有更多这样的“牵手”出现，实现临床与基础研究的“打通”。
揭示“冰桶挑战”资助成果的内在机制
ALS是一种主要累及大脑皮质、脑干和脊髓运动神经元的神经系统变性疾病，患者群体被称为“渐冻人”，以进行性发展的骨骼肌萎缩、无力和肌束颤动、延髓麻痹、锥体束征为主要临床表现，生存期通常3～5年。
“渐冻人”可能对许多公众并不陌生，不仅因为患者中有知名科学家霍金，也因为曾风靡全球的“冰桶挑战”。2014年夏天，比尔·盖茨等企业家、明星到全世界的广大网友纷纷参加这一挑战，对自己浇下冰水、体验“渐冻”的感觉，并为ALS公益项目捐款。美国ALS协会由此筹集了1.15亿美元善款，主要用于资助针对ALS的相关研究。
迄今，FDA批准了4款用于治疗ALS的药物，仍缺乏能有效治愈ALS的药物，而且对于ALS的致病原因、发病机制，仍存在太多谜团，阻碍着治疗方案的研发。樊东升教授介绍，“冰桶挑战”这一公益善举，确实推动着ALS病因与治疗的研究不断进步，而本次中国团队的发现，在这些研究进程的基础上，为其中的发病机制及解决方案指明了新的方向。
樊东升教授向“医学界”讲述到，此前有学说认为，ALS的发病与细胞的线粒体和内质网异常相关，一个美国团队基于此选择了苯丁酸钠和牛磺酸二醇这两款药物，旨在分别改善线粒体和内质网的健康状态，延缓神经元细胞的死亡。这得到了“冰桶挑战”善款的资助，最终诞生了去年备受瞩目、也具有一定争议的药物AMX0035，因其临床试验证据规模比较有限，在FDA经历了两轮审查，第一次予以否决，第二次才批准该药上市。
“但实际上，对于细胞内线粒体、内质网的变化如何导致神经元细胞受损、死亡，进而引起ALS的发生，我们仍是未知的，”樊东升教授指出，“我们这次研究就在内质网的致病机制上找到了新的突破。先前研究者更多关注内质网阳离子通道和疾病之间的关系，例如钙离子、钾离子等，而对阴离子通道如氯离子方面，是比较忽视的，这次发现，它的功能跟疾病的发生发展还是有很大联系的。”
本次论文通讯作者之一清华大学贾怡昌教授在美国留学时，便致力于通过小鼠遗传学研究神经退行性疾病的发病机制。在回国后的研究中，他通过小鼠实验证明，驻留在内质网（ER）的蛋白CLCC1是ER的成孔成分，具有维持细胞ER稳态的作用，而ER稳态的变化又与ALS的发生有相关性。团队由此猜想，CLCC1功能障碍可导致与运动神经元疾病相关的问题。
但要验证这一猜想，最好能有大量的患者队列作为基础。“内质网的离子通道稳态是否与ALS有关联？在小鼠身上发生的，在人身上不一定发生，”樊东升教授的临床团队恰好可以为这些设想寻找更多证据，他表示，“这类研究看上去和临床诊治疾病好像没什么关系，其实意义深远，临床工作应该及时予以支持。”
从基础到临床、再回到基础的相互验证
樊东升教授团队专注运动神经元病的诊疗与研究已有30余年，建立了国内最大的ALS患者数据库，有4000多例，为病人建立档案，包括职业、生活习惯、检查指标等，并对大量患者长期保持约三个月一次的电话随访机制，跟踪病情进展。
樊东升教授与贾怡昌教授在大约10年前的一次会议中相识，了解到彼此都聚焦于ALS等运动神经元病的研究。数年后，贾怡昌教授对CLCC1变异导致内质网稳态变化、与ALS病因关系的研究，让专注基础与临床的两个团队有了深入交汇。
樊教授尝试在患者队列中，寻找是否有相关基因突变的对象。但即便有充分的患者管理基础与丰富的随访经验，这一工作的开展仍充满挑战：“常常要把好几年前的病人资料翻出来，有的需要去补齐相关的临床表型，或者未能留有必要的样本需要采样，他们中有人远在外地、已长期不来就诊，需要我们的随访人员长途跋涉去到病人家里采集信息。ALS的病程发展很快，一些多年未就诊的病人再联系时，已经去世了。”
经历了三四年的积累，团队对670名散发性ALS患者和1910名对照组进行了全外显子测序（WES），在患者中发现了与CLCC1相关的8个罕见变异，包括两个此前ALS研究领域从未关注的突变位点S263R和W267R，并发现两个在地理和遗传上没有关系的病人具有相似的临床表型，有相同的S263R突变。
那么，这些突变会不会可能导致ALS呢？樊东升教授强调，这就需要从临床再回到基础研究工作中，进一步验证：“把突变基因又敲入到小鼠里发现，小鼠确实发生了ALS相关病理上的改变。”
除了病理方面外，还包括单通道电生理、钙成像等检测，在这一阶段，中国医学科学院上海药物研究所高召兵教授团队开展了多方面的研究。
最终，研究团队证实了CLCC1变异与ALS的相关性，CLCC1正常情况下有助于维持细胞内质网离子的稳态，其稳态破坏可能导致ALS的发生，并找到了相关基因突变位点，为后续研发靶向更精准的治疗奠定了方向。
能有这样的阶段性成果，基础研究、临床研究的相互支持、相互验证十分重要，樊东升教授回顾这一过程认为，任何环节缺一不可：“没有基础研究，临床上我们就无法有目标地对病人进行基因检测，不知道该如何发现新的致病突变；如果单纯做基础研究，又很难充分论证某个基因一定会致病；在临床上找到相关证据后，再把突变位点敲回去，发现和病人的病理变化比较一致，就能形成一次比较完整的论证过程。”
然而，樊东升教授向“医学界”指出，这种临床诊疗与基础科研团队的深入合作，在国内的医学领域仍然不算通畅，好在目前整体上的发展趋势比较令人欣慰。
打破基础与临床的“一墙之隔”势在必行
“基于附属关系，有些医院和高校只有一墙之隔，但要彼此越过这道‘墙’，有时还真不容易。”作为临床医生、神经科学领域的研究专家，樊东升教授非常重视基础研究之于临床诊疗的价值，希望双方多多“来往”、保持交流，切莫故步自封。
“以前开各种学术会议，经常是临床的和临床的专家开、做研究和做研究的专家开，双方很少坐下来一起开会、一起聊聊，”樊教授表示，“像国外的一些知名医院中，院内会有一个很强的基础研究团队，和临床工作可以融合在一起推进，国内以往还是分得比较开。”
实际上，樊东升教授认为，中国基于庞大的人口基数，即便包括少见、罕见的疾病在内，患者的样本量比大多国家都相对较高，这给了中国的基础和临床研究在世界范围内后来居上、迅速发展的机会，特别在少见、疑难疾病领域。但是，二者一旦“脱节”，容易让基础研究如空中楼阁、缺乏验证和转化前景，而临床诊疗则“不知其所以然”，提不出根本性问题，也很难有较大的进步。
2022年11月，首届中国医学基础学科发展大会召开，与会的多位院士、专家同样表达了基础研究要与临床医学加强结合、加大力度共同发展的必要性和紧迫性，这是生命科学、医学、化学、工学等多学科交叉共融发展的重要趋势，也是我国科技自立自强的要求。
中国工程院院士詹启敏在会上指出：“生命科学问题与临床疾病问题犹如暴露在水面的冰山一角，水面下是更广泛的基础科学问题。”他同时强调，我国大部分临床药物的最初专利来自国外、大部分临床标准指南借鉴国外，这些现实问题正反映了我国医学领域缺乏相应基础研究的支撑，比如基础研究不足，就没有原创靶点、标志物等，就很难自己研发出好的药物和治疗方法。
中国科学院外籍院士、北京生命科学研究所所长王晓东在会上的报告中提到，一些基础研究工作者只研究了“自己会的，而不是真正亟须解决的问题”，而临床医生有时难以解释疑难病例的机制机理，但在病房里却可以发现很多值得研究的问题，“让会做实验的人和知道做什么的人联手，我认为这是成功的关键。”
但困难在于，医生往往奔忙在一线的诊疗工作，缺乏时间和精力投入到科研学习中。基于此，北京生命科学研究所和北京朝阳医院尝试开展了实行双向选择制的实验性项目，为青年医生保留两年医院职务，并允许其从事全职研究，两年间不设发表论文、申请基金等任何硬性指标。
在经历一段磨合期后，目前青年医生和研究人员基本实现了步伐一致。王晓东表示，他非常期待这一研究项目能够成为国家的常规项目，通过更多这样的项目，可以使基础研究机构和医疗机构真正实现有机联合，有助于培养一批既懂医学、善于发现问题，又懂科学方法和技术的人才。
基础与临床研究的结合，已经让中国的ALS研究在国际上展露出迅速发展的势头。2022年，《柳叶刀-神经病学》特邀樊东升教授团队评述渐冻症领域全球诊疗研究进展，如今，随着更多成果的发表，中国团队正在以越来越重要的参与者身份，出现在ALS研究的世界舞台。
对此，樊东升教授向“医学界”指出：“我们一直在努力追赶国外的研究水平，这肯定需要一个过程，但我们原来更多是‘跟着跑’，别人做什么、我们就做什么研究，现在我们会更积极主动，成为全球合作研究ALS的多个重要中心之一。例如，这次我们发现了新的致病基因，和我们定期交流的德国的大学，他们马上表示要在当地患者中进行检测， 体现着我们在国际上影响力的逐步扩大。这对ALS的整体研究，也是非常好的改变。”
参考文献：
[1]Guo L, et al. Disruption of ER ion homeostasis maintained by an ER anion channel CLCC1 contributes to ALS-like pathologies. Cell Res. 2023 May 4.
[2]张佳星. “从0到1”的医学原始创新迎来历史机遇期[EB/OL]. 科技日报:http://www.ce.cn/cysc/yy/hydt/202211/15/t20221115_38229596.shtml
[3]张思玮,陈祎琪. 王晓东：基础医学研究如何在中国破题[EB/OL]. 中国科学报: https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/11/372068.shtm
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本文作者丨 张皓宇 责任编辑丨土土
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