每個(gè)星期總有幾天要發(fā)燒、從出生起大部分時(shí)間都在醫(yī)院度過(guò)……光是聽聽這樣的癥狀就讓人心疼。去年，復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院就收治了一位這樣的小患者，兩歲多的孩子，在沒有感染的情況下，反復(fù)周期性發(fā)燒，伴有淋巴結(jié)腫大。醫(yī)生懷疑是一種遺傳病，但一直查不出具體原因。

不過(guò)，自從醫(yī)生在研究人員的建議下嘗試了新的治療方案，患兒的病情逐漸好轉(zhuǎn)，發(fā)燒頻率明顯下降。原來(lái)，懸而未決的病因找到了——浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院周青研究員實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)與醫(yī)院合力攻關(guān)，首次發(fā)現(xiàn)人類受體相互作用蛋白RIPK1變異可以導(dǎo)致自身炎癥性疾病。科學(xué)研究揪出“幕后元兇”，臨床醫(yī)生對(duì)癥下藥，治療效果非常喜人，這著實(shí)讓人倍感欣慰。

在解析發(fā)病的分子機(jī)制過(guò)程中，周青課題組發(fā)現(xiàn)，病人體內(nèi)的RIPK1基因發(fā)生突變，導(dǎo)致其編碼的RIPK1蛋白在蛋白酶Caspase-8的切割位點(diǎn)上發(fā)生氨基酸變化，使得RIPK1無(wú)法被正常切割，這樣的改變破壞了RIPK1正常的激活模式，使其活性增加，在某種程度上促進(jìn)了細(xì)胞的凋亡和程序性壞死，由于細(xì)胞的“生死”平衡被打破，病人體內(nèi)炎癥因子水平異常升高，并自發(fā)產(chǎn)生發(fā)燒等炎癥表型。這個(gè)致病機(jī)制為臨床提供了更加精準(zhǔn)的個(gè)性化治療方案。同時(shí)，科研人員還發(fā)現(xiàn)病人不同種類的細(xì)胞對(duì)相同的RIPK1突變有不同的應(yīng)對(duì)“措施”，提示人體的不同組織和細(xì)胞在相同基因型下可以表現(xiàn)出截然不同的表型，這一發(fā)現(xiàn)豐富了人類RIPK1在調(diào)節(jié)不同種類細(xì)胞死亡中的作用。

這項(xiàng)研究成果于2019年12月12日（北京時(shí)間），被國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》在線刊登。浙江大學(xué)周青課題組博士生陶攀峰、王俊和王詩(shī)豪博士為本文共同第一作者，浙江大學(xué)周青、俞曉敏、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院袁鈞瑛和復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院王曉川為論文通訊作者。

不明原因的周期性發(fā)燒，可能是基因突變

很多自身炎癥性疾病是一類單基因的遺傳病，通常講來(lái)就是周期性、反復(fù)性的發(fā)燒伴隨皮疹、關(guān)節(jié)炎等癥狀。在國(guó)內(nèi)的科室也有很多這樣的不明原因發(fā)燒病例，之前一般認(rèn)為是感染引起的，很少與遺傳病聯(lián)系起來(lái)，所以在治療上以廣譜性抗生素類藥物為主，但是實(shí)際上并沒有效果。只有用激素治療才可以把炎癥和發(fā)燒控制住，然而激素一停，系統(tǒng)性炎癥與反復(fù)發(fā)燒又卷土重來(lái)。眾所周知，長(zhǎng)期用激素治療對(duì)幼小的患兒的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的副作用。因此首先要意識(shí)到這類反復(fù)性發(fā)燒是自身炎癥性疾病，并且對(duì)這類自身炎癥性疾病進(jìn)行遺傳診斷，才可以對(duì)病人進(jìn)行更精準(zhǔn)的對(duì)癥治療。

這次復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院王曉川主任接診的患兒，在接受了全外顯子測(cè)序檢測(cè)后仍然無(wú)法確診病因，傳統(tǒng)的治療方法效果一直不理想。王曉川判斷，孩子很有可能患有自身炎癥性疾病，很可能發(fā)生了一個(gè)尚未被發(fā)現(xiàn)和闡明的新基因突變。于是，王曉川主任把這個(gè)患兒的基因組數(shù)據(jù)交給浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院周青團(tuán)隊(duì)重新解析。

周青團(tuán)隊(duì)通過(guò)生物信息學(xué)分析后，很快發(fā)現(xiàn)患兒的RIPK1基因存在單堿基突變，導(dǎo)致其編碼的RIPK1蛋白在蛋白酶Caspase-8的切割位點(diǎn)發(fā)生氨基酸變化，影響其被Caspase-8的正常切割。RIPK1是受體相互作用蛋白（RIP）激酶家族的一員，參與了決定細(xì)胞“生死存亡”的多種重要信號(hào)通路，其激酶活性在RIPK1依賴的細(xì)胞凋亡和細(xì)胞程序性壞死進(jìn)程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。

全外顯子數(shù)據(jù)分析找到致病基因RIPK1

之前《Cell death & disease》就報(bào)道過(guò)小鼠RIPK1突變會(huì)導(dǎo)致胚胎期死亡。2019年9月《自然》雜志也有一篇報(bào)道認(rèn)為小鼠RIPK1蛋白的切割對(duì)抑制細(xì)胞凋亡和壞死起重要作用。然而，人類RIPK1該切割位點(diǎn)發(fā)生變異對(duì)控制細(xì)胞程序性死亡的重要信號(hào)通路和人類健康的影響還未有報(bào)道。

周青說(shuō)：“這個(gè)基因該位點(diǎn)的突變?cè)谛∈笾幸延醒芯?，可以為我們研究該基因的致病機(jī)制提供重要線索，但是在人體中是什么樣的表型，還是要具體問(wèn)題具體分析?！比祟?/span>RIPK1的突變會(huì)對(duì)相關(guān)信號(hào)通路帶來(lái)哪些變化？這些變化是如何影響人類健康的呢？課題組由此開展深入研究。

“整容”逃脫的RIPK1，引起細(xì)胞死亡慘案

原來(lái)，并不是任何形式的RIPK1蛋白都能夠促進(jìn)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞程序性壞死。在正常情況下，這種蛋白會(huì)被切割，不會(huì)引起炎癥反應(yīng)；而無(wú)法被正常切割的RIPK1蛋白會(huì)引起自身激酶活性的提高，進(jìn)而導(dǎo)致其介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、細(xì)胞程序性壞死增加，引起炎癥因子的釋放，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。

正所謂打蛇打七寸，要切割RIPK1蛋白這根“導(dǎo)火線”也必須精準(zhǔn)到切割位點(diǎn)。RIPK1蛋白中間結(jié)構(gòu)域中有一個(gè)蛋白酶Caspase-8的切割位點(diǎn)，RIPK1就是在這個(gè)關(guān)鍵的“點(diǎn)”被切割成為兩個(gè)短片段，不再具有激酶活性。

正常人中，全長(zhǎng)的和切割的RIPK1并存，所以并不會(huì)發(fā)生健康問(wèn)題。而在RIPK1發(fā)生突變的病人體內(nèi)，全長(zhǎng)的RIPK1蛋白比例提高，切割的RIPK1減少了。為什么會(huì)發(fā)生這種變化呢？在對(duì)致病機(jī)制的研究中，課題組發(fā)現(xiàn)患者體內(nèi)的RIPK1蛋白在這個(gè)位點(diǎn)發(fā)生了氨基酸突變，使得原本應(yīng)該被切割的它“毫發(fā)無(wú)損”，仍然處于全長(zhǎng)蛋白狀態(tài)，就像做了個(gè)整容術(shù)，“切割機(jī)”認(rèn)不出來(lái)也就無(wú)從下手了。

“這種新型自身炎性疾病的發(fā)病機(jī)制是一個(gè)惡性循環(huán)。”周青說(shuō)，由于發(fā)生基因突變導(dǎo)致RIPK1蛋白無(wú)法被蛋白酶精準(zhǔn)定位切割，這樣一來(lái)，它就持續(xù)處于激活的狀態(tài)，導(dǎo)致更多細(xì)胞的凋亡和壞死，而細(xì)胞的凋亡與壞死可激活炎癥因子的釋放，增加的炎癥因子又進(jìn)一步促進(jìn)了細(xì)胞的死亡。

研究人員在對(duì)病人的血清和外周血單核細(xì)胞研究中，均發(fā)現(xiàn)了較高水平的炎癥因子?！?/span>IL-6、TNF這些炎癥因子都超級(jí)高，特別是病人發(fā)燒的時(shí)候?！蓖瑯釉诶鲜蠹?xì)胞中也發(fā)現(xiàn)，攜帶有RIPK1該位點(diǎn)突變的小鼠細(xì)胞對(duì)刺激更敏感，會(huì)釋放更高水平的炎癥因子，同時(shí)更趨向于細(xì)胞死亡。

如果只有一個(gè)病例，周青還不敢貿(mào)然下結(jié)論。就在這時(shí)她收到了來(lái)自加拿大的一個(gè)患有相似疾病表型的家系：35歲的媽媽和她的三個(gè)兒子，患有不明原因的反復(fù)發(fā)燒，伴有淋巴結(jié)腫大、肝脾腫大等。而他們?nèi)怙@子測(cè)序數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示該家系的RIPK1基因也攜帶有相同位點(diǎn)的突變?！皬奈覀儗?duì)兩個(gè)家系基因組數(shù)據(jù)分析和功能實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，都證明了RIPK1因?yàn)樵撐稽c(diǎn)的獲得功能性突變導(dǎo)致了疾病?！?/span>

兩個(gè)患病家系及臨床表型

同時(shí)，課題組在研究中還意外地發(fā)現(xiàn)病人皮膚成纖維細(xì)胞對(duì)于不同種類的細(xì)胞死亡都有較高程度的抵抗作用。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，皮膚成纖維細(xì)胞內(nèi)，RIPK1、TNFR1等蛋白表達(dá)水平明顯下調(diào)，細(xì)胞內(nèi)的還原性谷胱甘肽（GSH）含量高，活性氧（ROS）含量低，這些變化部分解釋了細(xì)胞對(duì)不同死亡形式的抵抗。這一現(xiàn)象提示病人成纖維細(xì)胞為應(yīng)對(duì)RIPK1變異導(dǎo)致的對(duì)多種刺激的高敏感性發(fā)展出多種補(bǔ)償機(jī)制來(lái)維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。

“罕見病”并不罕見

論文的專家評(píng)審意見認(rèn)為，這項(xiàng)研究很新穎，對(duì)理解人類細(xì)胞死亡的調(diào)控意義重大，還特別提到該項(xiàng)研究的臨床治療非常有價(jià)值。

目前，對(duì)于治療自身炎癥疾病針對(duì)不同的炎癥反應(yīng)通路，已經(jīng)研發(fā)出多種不同的生物抑制劑。如果能夠確定是哪種炎癥因子或者哪條炎癥信號(hào)通路引起的疾病，對(duì)臨床醫(yī)生來(lái)說(shuō)，意味著能夠更加有的放矢，對(duì)癥下藥。

在這項(xiàng)研究中，科研人員表發(fā)現(xiàn)炎癥因子IL-6在病人體內(nèi)大量表達(dá)及其引發(fā)機(jī)制，于是在臨床中建議使用針對(duì)IL-6受體的抑制劑，“我們?cè)谘芯恐幸呀?jīng)明確病人體內(nèi)存在IL-6的激增及其原因，這種高濃度的炎癥因子勢(shì)必會(huì)引起高水平的炎癥反應(yīng)，因此建議臨床上可以采取IL-6受體抑制劑進(jìn)行治療?！?/span>

于是復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院王曉川教授對(duì)患兒開始使用IL-6受體抑制劑，很快，患兒的癥狀得到明顯好轉(zhuǎn)。“正是因?yàn)閷?duì)疾病機(jī)理的深度研究，才可以更加精準(zhǔn)地用藥?！?/span>

自身炎癥性疾病雖然是罕見病，但其實(shí)也有相對(duì)龐大的群體。周青介紹她之前做的另一項(xiàng)DADA2病例研究，剛開始只有9個(gè)病人，但是論文發(fā)表后，全世界各地相繼發(fā)現(xiàn)報(bào)道的病例有四百多例?！鞍凑掌浠蛑虏⊥蛔兾稽c(diǎn)在中國(guó)人群的頻率推算，可能有將近幾十萬(wàn)病人?！?/span>

面對(duì)龐大的病人群體，探究人類遺傳病致病基因和解析致病機(jī)理的科研任務(wù)重大而緊急。在層出不窮的“基因奧秘”面前，不僅需要有頂尖的技術(shù)支持，更需要社會(huì)多方面的聯(lián)合力量，共同推動(dòng)科研和臨床的發(fā)展，造福更多被自身炎癥性疾病折磨的病人。

該研究受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目（2018YFC1004903）、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31771548、81971528）、浙江省杰出青年項(xiàng)目（LR19H100001）和浙江大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)（2018QN81009）的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1830-y

（文 柯溢能 吳雅蘭/攝影 盧紹慶 部分圖片由課題組提供）