Immunity：多种技术发现罕见自身免疫性疾病的病因

对于罕见病患者而言，诊断本身就是一件困难的事，更别提治疗了。大约只有一半的患者能明确病因，而有药可治的还不到10%。新一代高通量测序技术的出现，拓展了罕见病的研究手段，加快了致病基因的探索进程。

近日，美国西奈山医学院的研究人员通过新一代的基因组、分子和多参数免疫学工具，帮助一名多年遭受疾病折磨的自身免疫性疾病患者找到了致病突变，并幸运地找到了治疗方法。这项成果于8月3日发表在《Immunity》杂志上。

该患者是一名18岁的女孩，她被转诊到西奈山的未确诊疾病项目。这个女孩自出生后就表现出自身炎症性疾病的症状。她出生后出现大量的皮疹，一岁时反复出现腹泻和呕吐，三岁时出现水肿和尿蛋白，而肾脏并发症导致其在11岁时不得不进行肾脏移植。她还患有哮喘，对食物和环境过敏，且体重增长缓慢。

考虑到父母的健康状况良好以及疾病的早期发作，研究人员假设临床综合征的原因是隐性或新发（de novo）的遗传突变。于是，他们对患者及其父母的外周血细胞进行全外显子组测序，但起初并未发现任何可能导致疾病的隐性变异。

之后，当他们搜索读取频率较低的新发嵌合突变时，他们发现27%的片段中存在JAK1变异（JAK1 c.2108G > T）。后续的Sanger测序证实了c.2108G > T变异的存在。此变异导致高度保守区域中的丝氨酸被异亮氨酸取代（S703I），并被预测为高度破坏性。

通过细胞系中开展的一系列实验，研究人员发现这种改变导致JAK1的过度磷酸化，并导致与JAK1相互作用的蛋白过度磷酸化，表明它激活了下游的STAT信号通路。不过，他们也指出，这种功能获得性变化不一定会导致所有下游通路的激活，因为某些通路似乎并未受到影响。在此过程中，他们使用了Fluidigm的质谱流式细胞技术（CyTOF）。

研究人员还用突变特异性探针开展微滴式数字PCR（ddPCR）分析，以评估不同组织中携带突变的细胞比例。他们对口腔拭子、粒细胞、外周血单核细胞以及内窥镜活检样本进行分析。结果表明，这名患者携带了嵌合突变，其出现可追溯到早期胚胎发育阶段，也就是受精至原肠胚形成的这个阶段。

考虑到杂合突变的镶嵌性，他们预计一些细胞仅包含WT JAK1转录本，而另一些包含WT和突变JAK1转录本。然而，通过单细胞转录组分析，他们发现两个等位基因的表达似乎是互相排斥的，因为很少有细胞表达两种转录本，而不是预计的50%。这个结果表明JAK1可能存在单等位基因偏倚（monoallelic bias），这种模式是最近才在常染色体转录组中发现的。

作者认为，这挑战了遗传学教科书中的经典理论，也许有助于解释人们在遗传疾病中经常遇到的反常现象。

随后，研究人员想了解JAK抑制剂是否可以治疗她的疾病。利用患者的细胞和血液，他们测试了经过美国FDA批准的两种泛JAK抑制剂的作用：Tofacitinib和Ruxolitinib。他们发现托法替尼似乎更强烈地抑制了该变异的作用。

在这之后，患者就接受了低剂量Tofacitinib的治疗（每日5 mg）。八周后，她的炎症标志物恢复正常，而皮肤病和胃肠道症状几乎完全缓解。开始治疗后，患者保持稳定状态长达两年。不幸的是，她因患上新冠肺炎而死于急性呼吸衰竭。

通讯作者、西奈山伊坎医学院的副教授杜赞表示：“将先进的临床护理以及新一代测序和实验室研究相结合，我们成功诊断并治疗了危及生命的疾病。”他认为，这些发现为深入研究遗传疾病的复杂性开辟了新的途径，并展现了未来个性化医学的模型。