2023分子診斷在新生兒腦病的應用進展

2023分子診斷在新生兒腦病的應用進展

摘要

新生兒腦病(neonatalencephalopathy,NE)是一類重要的臨床

綜合征，其病因、預后異質性大，循證治療手段有限。隨著分子診斷技術

的發(fā)展，新生兒腦病的診療已經(jīng)進入分子時代。了解新生兒腦病的分子診

斷進展，有助于開拓臨床醫(yī)生的診療思路。

新生兒腦病(neonatalencephalopathy,NE)是指出生胎齡235周的

新生兒出現(xiàn)以早期中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙為特征的一種臨床綜合征。主要

臨床表現(xiàn)為意識障礙、肌張力反射異常、驚厥、呼吸暫停、喂養(yǎng)困難等，

活產兒中發(fā)病率為0.25%~0.35%[1]?在臨床中容易通過上述臨床表現(xiàn)

進行早期的癥狀性識別，但是NE的病因、預后異質性極大，且基于循證

的治療手段有限[21,因此，目前NE的管理難點并不在于早期的識別，

而在于潛在病因的判斷、治療的選擇以及預后的預測。目前僅通過臨床中

常規(guī)的影像檢查手段或生化指標是無法實現(xiàn)NE的精準診療。近年來，分

子診斷(moleculardiagnosis)在臨床醫(yī)學領域嶄露頭角，例如腫瘤醫(yī)

學，推動了相關醫(yī)學領域實現(xiàn)質的突破。故此，本文就分子診斷在NE中

的應用情況進行簡述。

1分子診斷的概念

分子診斷是應用分子生物學方法，通過檢測自身組織、體液或其攜帶病原

體中的蛋白質、DNA或RNA等分子來識別疾病的過程，其特點在于檢測

時間短、靈敏度高、特異度強。從分子診斷技術的發(fā)展來看，分子診斷技

術主要包括核酸分子雜交技術（如熒光原位雜交）、核酸擴增技術（聚合

酶鏈式反應）、基因芯片技術、基因測序技術（如二代測序技術、三代測

序技術）以及其他小分子分析方法（核磁共振、質譜法等）o目前已廣泛

應用于傳染性疾病、輔助生殖、遺傳性疾病、腫瘤等領域。

2分子診斷拓寬了NE病因譜

NE的病因診斷一直是臨床的難點，而明確病因是治療和預后評估的首要

步驟。目前認為NE的病因眾多且復雜［3］但是早期的各項研究主要聚

焦于新生兒缺氧缺血性腦病（hypoxic-ischemicencephalopathy,HIE）,

且對全面病因認識有限，因此，NE的確切病因構成目前尚不完全清楚。

其實，在20世紀80年代，分子診斷技術初步形成的時期，有學者就提出

先天性疾病、Prader-Willi綜合征、代謝性疾病可以導致NE,甚至可合并

一些缺氧因素。通過現(xiàn)今發(fā)展較為成熟的基因測序技術，也進一步證實了

早期的推斷［4-6L

在實際的臨床工作中，隨著圍生期管理的優(yōu)化，急性缺氧所致的NE逐漸

減少，而臨床中半數(shù)以上的腦病患兒病因不明確。在一項除外HIE的NE

的隊列研究中,共納入19例患兒，其中,36%（5/19）通過全外顯子測

序技術（whole-exomeseque-ncing,WES）明確病因，包括癲癇性腦

病、脂質合成代謝障礙等［7L另一項366例的NE（除外HIE）隊列中，

利用WES明確了11.7%（43/366）的患兒為遺傳性病因［8］?借助分子

診斷技術的高速發(fā)展，通過串聯(lián)質譜分析、多重連接依賴性探針擴增分析

技術、二代測序技術等，極大地豐富了NE的病因譜，包括：癲癇性腦病、

線粒體疾病、維生素B6缺乏、非酮性高甘氨酸血癥、二氫嚏碇脫氫酶缺

乏癥、亞硫酸氧化酶缺乏癥等和綜合征類(如CHARGE綜合征)；同時分

子診斷技術有助于發(fā)現(xiàn)新的致病原因，比如在以驚厥為表型的隊列中，發(fā)

現(xiàn)了SETD1A基因的新變異位點，通過動物實驗證實了該基因位點的致病

性［91另有研究表明，檢測轉錄組水平的差異可以區(qū)分HUE和感染所致

的腦病［10］。另一方面，在對新生兒危重癥的表型組和基因組相關性分

析中,發(fā)現(xiàn)在新生兒人群中驚厥(OR值：2.47,95%CI:1.73~3.50)、

肌張力減低(OR值:3.41,95%CI:1.63-6.80)是遺傳性疾病的高風

險表型［11L感染所致的NE也是高發(fā)原因，但是腦脊液培養(yǎng)、常規(guī)生

化檢測限制了對病原譜的認識以及診斷的效率。從熒光原位雜交、聚合酶

鏈式反應、基因芯片到宏基因(metagenomicnextgeneration

sequencing,mNGS)的應用極大拓寬了我們對病原體的認識［12-13］0

在一項168例新生兒疑似感染的隊列中利用mNGS檢測血液、腦脊液、

呼吸道分泌物提高了臨床診斷率，如病原體的陽性診斷率為70.2%

(118/168),最終臨床診斷率為68.6%(81/118),病毒感染的占比達到

22%，病毒合并細菌感染的占比高達14%。這對臨床抗生素的使用有巨大

提示作用［121從以上幾個方面可見NE的診斷已經(jīng)進入了分子診斷時

代。

3分子標志物可助力NE嚴重度評估治療及預后預測

分子診斷在疾病診斷方面給出了精準答案，基于此才可能實現(xiàn)靶向治療、

預見性評估，如腫瘤診療方案。同樣，在NE方面，除了前述的診斷譜擴

展外，分子標志物的檢測也在NE嚴重程度的評估、靶向治療、預后預測

方面進行了初步探索［14-151

NE的嚴重程度早期評估，主要目的為篩選亞低溫治療對象、評估治療效

果以及預測預后。臨床主要是依據(jù)改良版Sarnat以及Thompson評分

［161這些評分標準是通過臨床表現(xiàn)進行分度，具體將NE分為輕（I\

中（口）、重度（m）,在臨床中主要應用于HIE0比如通過觀察臨床表現(xiàn)

的改善情況，可以一定程度預測遠期預后，若Sarnat總分25,預測遠期

神經(jīng)系統(tǒng)不良結局的準確性在0.83［16］0在用于亞低溫治療的篩選時，

Sarnat評分體系對于早期新生兒神經(jīng)系統(tǒng)的臨床評估并不準確，容易受到

圍生期母親狀況以及藥物的影響［17］。因此，探索更多客觀和深入的神

經(jīng)標志物有助于準確判斷目標治療人群、治療轉歸以及預測預后。

大量研究表明，神經(jīng)生化標志物對于HIE的診療有重要價值，這些生物標

志物多為與神經(jīng)元和突觸相關的蛋白。隨著分子檢測技術的發(fā)展，這些分

子生物標志物已逐一轉化為床旁可用的參考指標［18-191比如S100鈣

結合蛋白-B、神經(jīng)絲輕鏈蛋白、神經(jīng)元特異性烯醇化酶、單核細胞趨化蛋

白1、骨橋蛋白、分泌神經(jīng)素、激活素A和神經(jīng)元外泌體、Tau樣蛋白［20］、

泛素C端水解酶L1、膠質纖維酸性蛋白等［211研究表明，這些蛋白的

變化與臨床遠期預后、影像學變化、神經(jīng)電生理改變的一致性較高［22-231

另外，還有一些氧化應激（如丙二醛、超氧化物歧化酶）［24］、炎癥反應

（如腫瘤壞死因子-a干擾素-濟口各種白細胞介素）［20［代謝類生物標

志物（如氨基酸、N-乙酰天冬氨酸）［251肌酸激酶、乳酸脫氫酶、谷丙

氨酸轉移酶、肌鈣蛋白I水平的早期改變）［15,26-27］也提示與HIE

的嚴重程度、預后相關。與此同時，上述分子標志物的變化也作為亞低溫

等的治療反饋［18,281

除了蛋白質水平的標志物，有研究利用二代測序技術分析45例HIE患兒

（患兒來源于隨機化HELIX隨機化臨床研究），初步發(fā)現(xiàn)在HIE患兒中遠

期神經(jīng)系統(tǒng)轉歸與RGS1和SMC4基因表達顯著相關在預后不良患兒中，

多數(shù)基因聚集在褪黑素相關通路中［29-30］0另一方面，一些單鏈

microRNA（miRNA）也參與HIE的病理過程［31］,如hsa-miR-374ax

m很-210和m很-199的變化與H正嚴重程度和臨床預后相關［31同

時，