尋找答案

一個單一的突變就判決了亨廷頓舞蹈症的死刑。研究人員正在確定該突變如何破壞神經元——這些知識可能提示治療方法

杯子砰地一聲掉到地板上。這是警報訊號嗎?還是前幾天忘記了他姐姐的電話號碼,儘管他經常給她打電話?還是上週末發生的事件,當時他突然冒出一連串的詛咒,並緊跟著剛剛超車的司機?

對於其他人來說,這些事件可能看起來只是簡單的笨拙、健忘或壓力過大引起的過度反應,但對於48歲的貨運代理馬丁來說,可能意味著災難。多年來,他一直敏銳地觀察自己和他的兄弟姐妹。任何小小的失誤都可能構成不祥之兆。但在最近一連串的不幸事件之後,他再也無法忍受這種不確定性了。他去做了血液檢查。三天後,馬丁從小就害怕的事情被證實為可怕的真相:他患有遺傳突變,這種突變奪走了他母親、叔叔和祖父的生命。

亨廷頓舞蹈症在100多年前就被認為是一種遺傳性疾病,但導致它的突變直到1993年才被發現。很快就設計出了一種血液樣本DNA測試,以揭示一個人是否攜帶異常基因,這種基因會導致大腦的漸進性破壞,使肌肉和精神功能癱瘓。從那時起,每個父母或其他親屬患有這種疾病的男人或女人都面臨著一個令人煩惱的選擇:他們應該接受測試嗎?陽性結果是一種詛咒——這種疾病會導致必然的死亡,因為目前尚無治癒方法。不知道可能更容易;大多數人在中年時才開始出現症狀,而且病情發展可能非常緩慢。然而,令人煩惱的懷疑可能會滲透到生活的每一個角落,就像馬丁那樣。


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當然,一種治癒方法,甚至是可以減緩疾病的治療方法,將大大緩解緊張局勢,並延長美國3萬名已被診斷出患有亨廷頓舞蹈症的人的壽命。研究人員正在確定基因突變究竟如何破壞神經元內部的細胞機制,這些知識可能有助於指出迄今為止仍然難以捉摸的療法的方向。

致命的知識
亨廷頓舞蹈症測試如此確定,是因為該疾病是由單個基因引起的——4號染色體上的huntingtin基因(基因的名稱與疾病的名稱拼寫不同)。通常,該基因包含幾組DNA構建塊:胞嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤,縮寫為CAG。這組序列驅動huntingtin蛋白的產生。CAG序列在該基因中出現的次數越多,huntingtin蛋白中的谷氨醯胺(一種氨基酸)就越多。在健康基因中,CAG序列可能出現多達28次。但如果它出現超過35到40次,huntingtin蛋白中的谷氨醯胺鏈就會變得過長並引起麻煩[參見第74頁的方框]。CAG組的數量越大,鏈越長,疾病發生的時間就越早,病情也越嚴重。

對於馬丁來說,基因測試證實了他可怕的懷疑。但他決定看看自己能做些什麼,並前往德國波鴻魯爾大學的北萊茵-威斯特法倫亨廷頓中心尋求諮詢。該中心為600多名亨廷頓舞蹈症患者及其家人提供服務。“我接受我的命運是一個事實,”馬丁告訴他的諮詢師,然後問道,“我現在能做些什麼來幫助我以後?” 團隊討論了該疾病可能發展的各種方式。

過度產生CAG序列的基因突變是從單親遺傳的。因此,如果父母一方患有該基因,則子女有50%的機會患上致病形式的基因。波鴻的治療師首先追溯了馬丁家族的遺傳模式。“我的祖母跳到了火車前面,我認為她知道自己在做什麼,”馬丁指出,暗示她知道自己註定要倒黴。“而且祖母的父親在年老時變得非常奇怪。” 馬丁的母親也顯然患有亨廷頓舞蹈症,儘管在她生前沒有明確的基因診斷。

馬丁和他的妹妹蘇珊娜最終鼓起勇氣接受了測試,因為他們再也無法忍受這種不確定性——並且因為他們想計劃餘生和事業。蘇珊娜也攜帶缺陷基因。他們的兄弟姐妹選擇不瞭解他們即將死亡的可能性。

今天,在杯子掉落和忘記電話號碼的那個週末兩年後,馬丁開始出現最初可證實的症狀:手臂和腿部突然抽搐。蘇珊娜一直沒有問題,但她不禁想知道,她以前從未注意到的關於自己的一些無害行為是否是未來困難的預兆。疾病症狀通常在攜帶者35至45歲時開始出現,但即使在近親中,發病和病程也可能存在顯著差異。沒有人願意想到馬丁10歲的兒子可能已經成為受害者——而治療他的兒科醫生希望相信,男孩的疼痛、肌肉無力和輕微的協調問題是其他原因造成的。但在經歷了六年的疾病和馬丁的診斷後,這個男孩接受了測試。的確,他患有兒童期亨廷頓舞蹈症,這是一種罕見疾病,由極度延長的huntingtin基因引起。

不可阻擋的進展
亨廷頓舞蹈症在被賦予其明確名稱之前的幾個世紀就已為人所知。在中世紀,當時被稱為“舞蹈病”的受害者前往德國烏爾姆朝聖,在聖維特教堂祈禱,這導致了該疾病的名稱,聖維特之舞。第一個將該疾病識別為遺傳性疾病的是年輕的美國神經病學家喬治·亨廷頓,時間是1872年。他和他的父親一起追蹤了紐約市郊外長島一個家庭的病例,並能夠將它們與鏈球菌感染引起的舞蹈病小舞蹈病區分開來,後者的症狀相似。今天,美國大約每10000人中就有一人患有亨廷頓舞蹈症。

賦予該疾病原始名稱的症狀是“舞蹈”動作——肢體的誇張運動,這是該疾病最常見和最引人注目的影響。一開始,患者試圖將這些抽搐和痙攣偽裝成聳肩,或試圖將它們轉化為有意的動作,例如伸展運動。但漸漸地,他們的肌肉失去了控制。他們受到突然的面部扭曲的困擾,說話和吞嚥變得越來越困難。在後期,動作變得緩慢;肌肉收縮增加導致肢體疼痛的扭曲,可持續數分鐘或數小時。

典型的精神症狀通常在身體問題出現前幾十年就已出現。該疾病會導致反覆的情緒低落爆發,但接受陽性檢測結果的患者也可能因對即將到來的毀滅的瞭解而陷入情緒波動。親屬通常會注意到性格變化——患者可能會變得偏執,用毫無根據的嫉妒來壓迫周圍的人,或者對微不足道的意見分歧做出異常 агрессивный 反應。隨著疾病的進展,他們可能會對小問題糾纏數天或數週,給家人帶來負擔並破壞他們的社會關係。患者的認知能力也會下降;他們的記憶力減退,並且發現越來越難以集中注意力。這些問題發展為嚴重的痴呆症和完全的無助。即使在疾病早期,不斷加劇的精神崩潰也可能對一個人的個人和職業生活產生災難性影響,自殺企圖也並不少見。

溝通障礙
一直在努力更好地定義導致亨廷頓舞蹈症肌肉和精神挑戰的機制的研究人員必須首先弄清楚為什麼該疾病會在如此不同的年齡段發作。他們發現,除了huntingtin基因突變外,其他遺傳因素也起著重要作用。例如,大腦中神經元受體與穀氨酸結合的容易程度可能存在很大差異,穀氨酸充當信使分子,促進神經元之間資訊的傳遞。患者擁有的受體蛋白型別有助於確定疾病何時會發生。

儘管亨廷頓舞蹈症很罕見,但它已成為定義包括帕金森病和阿爾茨海默病在內的神經退行性疾病如何損害大腦的焦點。自從huntingtin基因被發現以來的13年中,科學家們已經瞭解了很多關於導致神經元破壞的機制。由於huntingtin蛋白是亨廷頓舞蹈症病例中惡化的唯一原因,因此它為調查提供了一條不受其他複雜因素干擾的途徑。

Huntingtin蛋白本身並不是“壞”蛋白。它似乎在哺乳動物的胚胎髮育中起著核心作用。但隨著攜帶突變基因的人類年齡增長,過度延長的蛋白質顯然會與其他對細胞生存至關重要的蛋白質結合,從而損害它們的功能。

受影響的蛋白質包括轉錄調節因子——確保準確讀取遺傳資訊的蛋白質。如果huntingtin蛋白與細胞內的轉錄調節因子結合,其遺傳活性就會受到干擾,細胞對蛋白質合成的控制就會崩潰。一些無法合成的蛋白質負責從突觸(神經元之間發生通訊的間隙)中去除神經遞質(信使分子),例如穀氨酸。如果突觸中殘留過多的穀氨酸,相鄰的神經元就會持續興奮;過度活躍最終會損害細胞。這種現象被稱為興奮性毒性,已在實驗動物中得到證實。

越來越多的證據表明,huntingtin蛋白比以前認為的更深入地參與神經元過程。一種稱為huntingtin相互作用蛋白1 (HIP-1) 的蛋白質有助於神經元細胞內信使分子的分泌和再攝取。延長的huntingtin蛋白鏈無法正確結合HIP-1,從而引發一系列酶反應,啟動細胞凋亡:程式性細胞死亡。神經元被驅使自殺。

另一種理論基於對延長基因導致huntingtin蛋白錯誤摺疊的觀察。錯誤摺疊的蛋白質隨後會破壞神經元的代謝。證據表明,線粒體(細胞的“發電廠”)中呼吸鏈的幾個步驟不再正常運作。這種由此產生的能量短缺最終會殺死細胞。

尋找治癒方法
到目前為止,研究人員對於改變這種致命的細胞破壞幾乎沒有提出任何想法。各種藥物治療僅影響亨廷頓舞蹈症的症狀。例如,一些神經科醫生開神經阻滯劑來治療肌肉收縮。這些藥物可能會產生限制患者活動能力的不幸副作用。其他醫生可能會用抗抑鬱藥、鎮靜劑或抗精神病神經阻滯劑來治療患者的心理問題。不幸的是,目前尚無治療精神能力喪失的方法——這種預後比即將到來的肌肉挑戰更讓馬丁感到害怕。

全球各地的幾個實驗室正在尋找可以延緩甚至阻止神經元破壞的藥物。其中一組物質是穀氨酸拮抗劑,它們調節穀氨酸的分泌。一種化合物利魯唑已被證明對另一種嚴重的、快速進展的神經系統疾病——肌萎縮側索硬化症或盧伽雷病有效。該藥物目前正在歐洲範圍內針對450名亨廷頓舞蹈症患者進行臨床試驗。

科學家們也對米諾環素(一種抗生素)抱有希望。2003年,哈佛醫學院的羅伯特·M·弗裡德蘭德表明,在患有亨廷頓舞蹈症的小鼠中,米諾環素可以抑制引發神經元自殺的酶的作用。

其他物質或許可以阻止錯誤摺疊的huntingtin蛋白的聚集,這會加劇神經元死亡。2004年,日本理化學研究所腦科學研究所的研究人員用海藻糖(一種由多種沙漠植物產生的糖)抑制了小鼠體內蛋白質的聚集,從而延緩了疾病的發作。

醫生們也在探索體內產生的物質,例如輔酶Q和肌酸。輔酶Q在人體中普遍存在,是一種抗氧化劑,可以捕獲氧自由基,並可能限制huntingtin蛋白造成的損害。肌酸在肝臟和腎臟中產生,可以改善肌肉和腦細胞中的能量儲存。在這兩種情況下,動物實驗都取得了成功,但尚無令人信服的人體療效證據。

研究人員也在測試基因療法。2005年,愛荷華大學的貝弗利·L·戴維森和斯科特·Q·哈珀抑制了小鼠體內突變huntingtin基因的作用。該團隊將RNA片段注射到動物的大腦中,這些RNA片段精確地模擬了突變huntingtin蛋白的遺傳指令,從而阻止了其合成。齧齒動物產生的致病huntingtin蛋白減少了。

幹細胞可以提供幫助。2000年,法國克雷泰伊亨利·蒙多爾大學醫院的安妮-凱瑟琳·巴庫-萊維將來自流產胎兒的神經元幹細胞植入亨廷頓舞蹈症患者的大腦中,以觀察它們是否可以取代被破壞的細胞。兩年後,南佛羅里達大學的羅伯特·A·豪澤進行了類似的嘗試。在兩項試驗中,一些患者對治療有反應,但另一些患者患有腦出血,導致病情惡化。所有患者都必須服用額外的藥物來阻止對異體細胞的免疫反應。

今天,馬丁沒有任何藥物可以阻止他的疾病無情地發展。但以前從未有如此多的新治療方法正在研究中。來自歐洲和美國的科學家正在準備進行更大規模的研究,許多受害者以及其他尚未進行血液測試但因其家族史而面臨風險的人都準備參與。在他們的幫助下,像馬丁這樣的患者仍然抱有最終找到解決方案的希望。

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