前沿持久痛救星这个精准医疗新科技会拯


摘要从试错到预测,在痛觉领域完成了从临床案例发现,到基础研究验证,再到转化医学治疗新的病人的一个完整闭环。Biography杨洋大家好,从今天开始我们栏目将会迎来新的嘉宾:现任职耶鲁大医院联合神经系统疾病中心研究员--杨洋,我们期待他可以给读者们带来更专业和及时的美国最顶尖医疗成果和讯息。杨洋此前在佐治亚州立大学取得博士学位,并在耶鲁大学完成博士后研究。他担任Ffacultymember及NatureCommunications,PlosONE等期刊审稿人。多家风险投资公司生物医学方向adhoc顾问。主要研究方向为神经系统疾病(包括持久痛和癫痫)的机制及精准医疗。他在NatureCommunications,NatureReviewsNeuroscience,JNeuroscience,JBC等学术期刊发表30多篇研究论文,并应邀做过20余次演讲报告。研究成果被耶鲁新闻,ABC新闻,BBC新闻及其他媒体广泛报道。

大家好,我是杨洋,很高兴以后可以在这个平台与大家分享我的医学见闻和感想,我想第一篇还是从我最熟悉的领域说起--持久痛。

我想和大家先分享一幅图片,这是一幅14岁患“灼烧人”病症的小女孩画的画,标题是:拴在火焰上(chainedtothefire)。小女孩写到:“我的脚好像是被锁链拴在火堆上,不管我想多努力地逃脱,我仍旧摆脱不了这个枷锁。”

这个小女孩所患的就是“灼烧人”病症(man-on-firesyndrome),在医学上我们又称遗传性红斑肢痛症(inheritederythromelalgia),它是一类比较罕见的遗传性持久痛疾病。

病人的表现症状为四肢,特别是手掌和脚掌,会经常感到火烧般的强烈疼痛,持续时间从几分钟到几小时不等。这种火烤般的疼痛有时是自发的,也有时候是被外界诱因诱发,包括一般人不会感觉到不适的一些环境因素,比如环境太热,运动锻炼,温水洗手等。

而这种病症属于慢性持久痛大类疾病群,研究预测全球范围内,五到十个成年人里面可能就有一个受到不同原因导致的慢性持久痛折磨,而无法得到完全缓解,饱受疼痛之苦。今天我要介绍的这个案例,就是运用精准医疗手段研究慢性持久痛的案例。希望有朝一日,我们的研究能帮助到所有的慢性持久痛患者,包括让这个小女孩摆脱她手脚上的火焰枷锁。精准医疗自从Obama在年提出的精准医疗计划以来,精准医疗研究就像打了一剂强心剂,如火如荼地开展起来了。什么是精准医疗?大致来说,精准医疗是基于病人的基因差异,匹配针对性的药物,或调整药物浓度,或采用针对性的干预方法,从而进行的个体化治疗。在癌症肿瘤研究领域,基因突变对肿瘤的形成和发展已经被广泛的发现和证实,根据不同的基因突变情况给癌症病人匹配不同的治疗手段已经取得了令人瞩目的成绩。但在其他领域,这种精确地根据病人基因差异匹配药物还处于婴儿期。前不久,我们研究中心花了近8年时间,打通了持久痛领域精准医疗从基础研究到临床试验的“任督”二脉,报道了从实验室到病床的完整的转换医学研究成果。“灼烧人”病症新进展作为一种罕见的遗传病,灼烧人病症的致病基因一直没有被发现。事情到了年有了重大进展,中国科学家YANGYong及他的团队第一次把这个疾病的致病基因定位到电压敏感钠离子通道Nav1.7上面(Yangetal.,)。与此同时,我们研究团队做了大量工作,确定了Nav1.7离子通道突变对痛觉感受的核心作用(Dib-Hajjetal.,)。在此以后,遗传性红斑肢痛症作为一个模式疾病,开创了通过研究罕见病来认识慢性持久痛的新纪元。

临床研究表明,红斑肢痛症病人对各类常见止痛药都不敏感,绝大多数病人的强烈灼烧痛都无法得到有效缓解。在临床上,医生普遍采用试错的方法来测试不同的止痛剂对病人的作用,其中也包括一些钠离子通道抑制剂。

通过不断试错,终于有了一些发现。

1

遗传性红斑肢痛症的病人,对各类常见止痛药都不敏感

→不断试验

2

发现病人对一个钠离子通道阻断剂卡马西平(Carbamazepine)敏感

→继续试验

3

发现病人在钠离子通道Nav1.7氨基酸序列中的一个氨基酸发生点突变(VM)(Fischeretal.,)。

有了这第一个病人,我们设想,是不是可以把这个突变作为“种子”,通过一些体外水平的分析,从而预测其他基因突变体对药物的敏感性?

体外预测的第一步,是研究这个致病氨基酸的三维空间结构,在钠离子通道晶体结构解析出来以前,这个工作是非常困难的。然而年发表的细菌钠离子通道结构给了我们极大的助力。通过对细菌钠离子通道的结构建模,我们构建了人类钠离子通道Nav1.7的三维空间结构。并惊奇地发现,在二维序列上相差几百个氨基酸的另外一个突变体ST,在三维结构上竟然和VM惊人的接近(Yangetal.,)。空间上的近似,暗示了这两个突变氨基酸可能处于一个共同的药物作用位点。在这个研究之后,我们深入地分析了ST新突变体对离体神经元的作用及药物的敏感性,在体外建立了一整套的测试不同突变体对药物反应的系统。这些研究表明,具有ST突变的病人,很有可能对卡马西平也有敏感性。换句话说,卡马西平很有可能缓解有基因突变(ST)的红斑肢痛症病人病人的灼烧痛(Yangetal.,)。在慢性持久痛这个领域,长期研究发现体外实验及小鼠实验并不能很好地预测病人对药物的反应,是这个领域的主要痛点。为了验证我们的体外实验对病人用药的指导作用,我们必须找到带有ST基因突变的遗传性红斑肢痛症病人做临床试验。我们和其他研究机构合作,开展了全球范围的搜索,力图找到一个大样本的病人群。功夫不负有心人,我们找到了一个具有ST突变的家庭,包括一个成年男子和他母亲,都是典型的红斑肢痛症患者。为了深入地研究这两个病人对药物的反应,我们为他们度身定做了一个安慰剂对照,双盲交换临床试验方案(double-blind,placebo-controlledcrossoverstudy)。具体来说,这两个病人将参加总共为期8个月的,分为两阶段(安慰剂阶段和药物阶段)临床试验。如果第一阶段病人随机拿到的是安慰剂,第二阶段就换成卡马西平。反之亦然。安慰剂和药品包装完全一样,只以编号表示,病人和主治医生都不知道编号的意义。病人在这两个阶段服药期间,将会记录每天疼痛发病的次数,发病持续时间,及半夜被疼痛惊醒的次数。另外,因为疼痛是一项比较主观的测度,为了增加更多的客观性,病人在这8个月的试验期间,有7次回院检查,包括5次到我们研究中心进行功能性磁共振成像(fMRI)测试,从脑成像的角度检测病人对药物的反应。这项临床研究的结果让我们非常兴奋:从病人的日常记录中,我们已经能看出(用药卡马西平)相对安慰剂有了显著的差异。卡马西平无论从痛觉次数,持续时间,惊醒次数上都显著地降低了病人的病症。更有意思的是,卡马西平相对于安慰剂来说,竟然改变了大脑脑区的活动特征。让大脑的激活区域从主管情感决策/价值/奖赏的脑区转移到感受感觉和运动脑区。这个活跃脑区的转变,极有可能让大脑能把痛觉感受和情感决策等高级脑功能分离,从而重新分配资源到执行运动和正常感官的脑区(Gehaetal.,)这个课题的完成,把基础研究所做的预测进一步拓展到临床实验上。在痛觉领域完成了从临床案例发现,到基础研究验证,再到转化医学治疗新的病人的一个完整闭环。随着全基因组测序等检测手段的不断进步,我们期望这个研究模式,将会让更多的持久痛病人受益。很多患有红斑肢痛症或慢性持久痛的病人自发组织了一个病人协会,表达了要参与我们研究的愿望,并期望我们能尽快地找到治疗他们疾病的药物。有些病友比如上文提到的ST基因突变病人,得以亲身参与我们的研究。但对更大一部分的病人,他们以另外一种形式参与了我们的研究:我们曾组织过一个“画出你的痛”的绘画比赛,让所有有绘画兴趣的病友都发挥他们的想象力,把他们感受到的痛楚画下来。这便有了文章开头的那一幅画,我们希望通过我们的研究努力,帮助更多的病友摆脱病痛,过上正常人的生活。

文章有些复杂,不知大家能看懂不?如果有任何疑问也欢迎给我留言,我将尽自己所能给大家解答哦!

参考资料







































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