专访哈佛医学院助理教授唐欣：儿童脑部疾病治疗的现状与展望

（原标题：专访哈佛医学院助理教授唐欣：儿童脑部疾病治疗的现状与展望）编者按：本文作者Mia 王璟晗，动脉网获权转载。唐欣唐欣是波士顿儿童医院和哈佛医学院神经外科助理教授，他在美国宾夕法尼亚州立大学获得神经生物学博士学位，并于麻省理工学院的 Whitehead 生物医学研究所完成博士后，他的科研兴趣主要集中在了解儿科脑部疾病的分子和细胞基础，从而最终开发出可应用于临床的治疗方法，并改善患者的护理。同时，他获得了西蒙斯基金会自闭症研究计划奖，担任《健康和疾病中的神经元氯转运蛋白》(Neuronal Chloride Transporters in Health and Disease) 一书的主编，并著有《基因组编辑：疾病建模和细胞治疗的应用》(Genome Editing: Applications for Disease Modeling and Cell Therapy)。01能不能用一句话对行业外的人简单介绍一下自己的领域呢？我们研究的领域是大脑疾病的药物开发，开发的过程用到干细胞、基因编辑和基因工程技术建立人类大脑的疾病模型，用这个模型来了解疾病机理，以此为基础进行有针对性的药物开发 (drug discovery)。02能否请您对儿童脑部疾病其治疗的手段进行一个简单的科普然后在相关的治疗手段中，基因治疗又起到了什么样的作用?儿科脑部疾病种类繁多，其中很大一部分属于神经发育疾病，即大脑在发育过程中产生的疾病，它们与老年痴呆症、帕金森这种神经退行性疾病是不一样的。退行性疾病可能是由一生的时间跨度里各种各样的环境因素，如饮食，睡眠、压力所导致的。但神经发育疾病主要是与基因相关，一般而言在出生头几年就会发生，它们大部分情况下环境因素的作用比较小，主要是由于单基因突变，或是相互作用的若干基因所导致的这种疾病。儿科脑科疾病包含的面较广，比如自闭症、多动症、精神分裂症、抑郁症等等，与很多其他疾病相比，脑科疾病总体而言药物和治疗方案相对比较少，因为几个原因：其一，药物不容易送进大脑，其二，大脑的精细程度极高，这一点与肝脏、肾脏不同。因此遇到脑科疾病，有时候是吃药缓解症状，比较严重的情况比如癫痫和脑瘤，必须进行非常精细的神经外科手术。儿童的大脑还处于生长阶段，是非常脆弱的一个器官。所以总的来说，我们能够做的治疗大大不足，有很大的未竟的医疗需求。在美国最新的统计是大概每六个小孩中就有一个会有神经发育相关的疾病，发病率相当高，覆盖的人群非常广。这类疾病有各种形式， 不同的严重程度。重一点的情况会造成脑瘫、大脑畸形、发育不足等结构性的问题。稍微轻一点的形式表现在神经之间的连接或者是基因的表达的层面出了问题。神经发育疾病迄今为止的治疗方案非常有限。基因疗法虽然有一次治疗痊愈的可能性，但目前应用在脑科疾病的治疗方面还有很大的技术障碍。一个主要的难点是如何把基因疗法递送送到大脑里面去并且覆盖到足够多的脑组织。大脑里有各种细胞，如何能够靶向治疗到疾病相关的细胞类型，在那个细胞类型里面如何消除致病基因导致的各种问题，这每一步都有很大的难度。基因疗法在过去的十年进展特别迅速。但是迄今为止，基因疗法在临床上还没有达到可以准确定位到目标基因并加以修改从而治疗疾病的地步。03对于您所在的整个领域来说，终极目标是什么？您自己在这个领域做出过哪些贡献？ 终极目标简而言之就是将大脑疾病彻底治愈我们把这个目标细分一下：神经发育疾病在大部分情况下是儿童在发育过程中由于基因突变产生的问题。该突变可能是从受精卵开始就携带的，但因为在头一两年儿童一般不会与外界有太多交流，自闭症的症状就很难发现一般在两三岁的时候才会被发现和确诊。而在三岁或者更晚的时候再用药物或者基因疗法真的可以把这个病因根除，它是否可以把失去的时间补回来，这是很一个很重要的问题。因为大脑是不断在发育中的，在过了脑发育时间段之后还能不能之后再恢复，这就是个有争议的问题了。一种传统的观点认为大脑发育有一个很短的 critical period (重要时期)，在此期间，神经元发育，神经连接形成，各种基本功能形成。所以一旦由于大脑疾病影响了发育，错过再无回复的可能。近十几年，基因工程小鼠疾病模型的研究表明神经种发育疾病并非不可逆转。在成年期间通过对基因突变的修补可以一定程度上移除病因并改善病情。如果我们把整个大脑比作一把吉他，患有自闭症或者其他发育疾病的患儿的大脑并不是一个被砸碎的吉他，而只是没有调得很准的一把吉他。所以只要找到合适的地方调一下音，就有可能实现基本功能的恢复。十几年前，这还只是一个猜想，现在已经慢慢地形成了一个共识，研究者们看到了比较多的疾病，都有足够的方法可以在老鼠或者其他的临床前模型上面实现恢复，所以开始觉得这个是一个可行的事情。除此以外，及早诊断也是一件非常重要的事情，而近些年这成为了可能，这是由于一些基因测序越来越便宜，还有很多测序诊断是保险可以覆盖的，它们能够对神经发育疾病进行有效的诊断，一旦找到一个基因突变，我们能知道它会与哪些疾病相关，诊断的准确性可以增加很多。其二，这一基因突变会对患儿的发育产生什么程度的影响，他在什么年纪可能需要哪些方面的介入或者治疗，可能会产生哪方面的效果，都开始可以比较好的预测，目前我们对于各种疾病的细分类型以及其中每一种疾病的后续发展规律和所需疗法，都是有整理出一套大数据，并且通过这种基因诊断，病人家属也可以组织起来，形成基金会或者互助会这样的团体，大家可以交流经验，集中力量去募捐，或者支持相关研究机构。总结一下，近五年十年，这样的趋势愈发明显，即更早的诊疗、更准确的诊疗。04相关的基因治疗是否会带来一些伦理问题呢？基因治疗在大部分情况下并不是指的在胚胎阶段进行治疗，而是体细胞治疗。他们两者的区别在于，胚胎治疗就是比如在一开始就把精子、卵子或者受精卵的基因给改了，从而改造你每一个细胞，包括生殖细胞，都会带有修改的痕迹，这个叫生殖细胞的基因编辑。还有一种叫体细胞基因编辑，比如患者有大脑疾病，这个突变可能全身都有，然后我们通过基因编辑来针对性地治疗疾病，只需要针对某一器官改变很小的一部分突变基因，而全身的其他细胞我们并不会动，等到相关的技术更加成熟之后，我们还可以把大脑的部分基因给改正，这和生殖细胞编辑是完全不一样的概念。体细胞编辑就只会改变这一个病人，完全不可能传到下一代去，但是生殖细胞编辑就会导致这样的结果，因为编辑的结果会在那个人的所有细胞里存在，并且存在于各个生长阶段，并且也会影响这个人的所有后代，所以这已经不仅仅是一个医疗问题了，甚至可以说是公共卫生问题，因为生殖细胞基因编辑的结果会产生代际遗传，这是个非常复杂的一个社会议题，而且很可能会加剧社会不公平。比如某个基因可能导致小孩生下来在三岁之前就会死亡，那我们在有能力的前提下肯定应该改这个基因。但是如果这个基因只是会导致个小孩儿长得矮小，这个是我们是不是也要改呢？那如果只是希望孩子体格健壮呢？如果希望孩子长红头发，或者提高上大学的几率呢？这显然是越界的。所以这其中的度在哪里也是一个非常值得讨论的问题。05近几年大火的人工智能有没有可能在某些方面助力儿童脑部疾病的治疗？当然可以，人工智能是个通用技术，很多地方它都可以用起来，比如各种脑部疾病的分型版，例如自闭症，它是一个很大的范围，这里面有严重程度的区分，有病因的区分的，人工智能技术在区分疾病分型方面可以起到很大的作用，例如基因型和表达型，就是他这这两个分析方面的话，都可以用到一些大数据，结合人群，提炼一些可以分析用的框架。这些框架目前只是存在于医生的经验和诊断中，医生们经验丰富，水平很高，但是通常也只能在某一个细分领域内做到专业，不可能做到各式各样的疾病都可以诊断，甚至可以说对于一些比较冷门的疾病类型，经验丰富的老医生可能也会在教科书之外第一次遇到，但人工智能就有可能做到这种通才、全才的程度。目前由于疾病细分种类的繁多，不可能每一家医院都有相关的专家，因此通过人工智能进行一个初级的诊断和分类，再去相关的医院找该领域的专家门诊，就可以给患者带来实实在在的便利。06儿童的脑部疾病相比于成年人而言有哪些特殊性呢？通常来说，儿童的疾病治疗相比于成年人而言有着更高的要求，因为儿童的身体比较小，体质相对较弱，而且大脑还是处于发育阶段，所以使用任何一种药物的时候，肯定不能只考虑它治病的作用，还应该考虑它的副作用。开发儿童的药物方案的安全标准就要高很多，而且脑科疾病的药物和治肿瘤的药物有所不同，肿瘤药物只需要在一个或几个疗程就把肿瘤给抑制住就可以了，但很多脑部疾病的药物需要长期服用，所以这进一步提高了对药物安全性的要求，对于不同体质的患儿，都不能有太强的副作用。所以说，怎么能够降低副作用，怎么把药物送进大脑里去，怎么准确地进行治疗，这都是制药的时候需要达到的要求。