Science：需要谨慎对待的自闭症检测新项目

长江

Science：需要谨慎对待的自闭症检测新项目

来源：lifeomics  

日期：2013-09-24


  
寻找自闭症的病因。免疫学家Judy Van de Water（白衣）认为Jackie Murphy（紫衣）体内携带的抗体可能就是让她的儿子Fintan（最左边蓝衣者）患上自闭症的原因。图中穿绿衣服的是Murphy的另一个儿子Tiarnan，他不是自闭症患者。
有一种理论认为，怀孕时母亲体内的抗体会损害胎儿的大脑，有科研人员打算用该理论来进行试验，预测新出生的婴儿将来是否会患上自闭症，但是这遭到了很多的质疑。
美国加利福尼亚州的护士JACKIE MURPHY从来没担心过她的儿子Fintan会晚说话，至少在最开始时她是不担心的。不过由于MURPHY的另外两个孩子说话都比正常人晚，所以直到后来她发现她20个月大的儿子Fintan对别人叫他的名字毫无回应，对吵闹的声音也没有任何反应时她才意识到问题的严重性，这让MURPHY感到了一丝忧虑。“有一次我把一个玩具木琴扔在他背后，可是他居然没有被声音给吓到，连躲都没躲一下。那个时候我才意识到出大事了。” MURPHY介绍说。
Fintan的听力并没有问题，他是一名自闭症患儿，这是MURPHY花费了半年多的时间四处求医之后得到的诊断。确诊几个月之后，Murphy给Fintan报名参加了美国加州大学戴维斯分校MIND研究所（MIND Institute at the University of California, Davis）开展的一项自闭症表型组研究计划（Autism Phenome Project）。这是一个长期的自闭症儿童评测研究项目，大约有1800名儿童参加了这个研究项目，科研人员们希望能够找出自闭症这种复杂疾病的各个亚型。Murphy自己也参加了这个试验项目，贡献出了一份血样。
Melissa Bauman是参与该项目的一名研究人员，没过多久她就把血液检测结果通知了Murphy，在Murphy的血液中检出了抗胎儿大脑蛋白（fetal brain proteins）的抗体。Bauman希望Murphy能够提供更多的血样给她们开展下一步的研究工作，看看Murphy体内的这些抗体是否在她怀孕时通过了胎盘，对Fintan正在发育中的大脑造成了损害，影响了大脑的成熟。听到这个消息之后，Murphy和她的丈夫经过了慎重的考虑，最后终于做出了一个重要的决定——由于担心自己体内的这些抗体会持续发挥作用，她们夫妇决定不再要孩子了。
很多女性都会碰到这个让人头疼的问题。今年的7月，美国加州大学戴维斯分校的免疫学家Judy Van de Water和她的课题组（其中就包括Bauman和Daniel Braunschweig）提出了一个理论，她们认为母亲体内的抗体是导致她们的孩子患上自闭症的原因。该理论是她们课题组通过两个研究项目总结得来的，其中有一个研究工作就是给试验猴注射这种抗体，结果也让猴子表现出了自闭症样的症状。目前已经有公司开始打算提供商业化的“自闭症抗体”检测服务，美国加利福尼亚州的Pediatric Bioscience公司日前就宣布，他们正在计划以Van de Water等申请了专利的抗体筛查技术为基础推出这项新业务。
根据Pediatric Bioscience公司发布的消息，他们预计在一年半之内推出这项检测服务，暂定收费800美元，如果检测结果为阳性，那么被检妇女怀孕后会有99%的几率生出一个自闭症患儿。这项检测还可以告诉孕妇，她们肚子里的孩子是否有可能患上自闭症，如果已经发现胎儿有发育延迟（developmental delay）的情况，预测的准确率会更高。据公司的主席Jan D’Alvise介绍，这种诊断技术可以帮助父母们早一点采取干预措施，甚至可以在出现问题之前进行早期干预。“已经有人给我发电子邮件询问，在哪里可以做这种检测了。” Van de Water介绍说。
不过Pediatric Bioscience公司的这种说法却让很多自闭症研究专家们感到不安。比如美国耶鲁大学（Yale University）的自闭症研究专家George Anderson就认为，这项技术现在还相当的不成熟，这只是一个课题组，通过一两次实验得出的结论。他们现在就急于将这项技术商业化让他感到非常的震惊。Anderson和其他几位专家都认为Van de Water的数据还不够，而且统计分析工作也非常薄弱，就凭现有的这些结果还难以开展临床应用。Anderson等人甚至对Van de Water等人提出的抗体致病理论都提出了质疑。Anderson等人认为，如果要在临床上开展这种抗体检测项目，那么首先就必须对Van de Water等人提出的抗体致病理论进行大规模的验证。“开展自闭症抗体商业化检测这件事看起来相当的不靠谱。”美国爱荷华州立大学（University of Iowa in Iowa City）专门研究自闭症的遗传学家Thomas Wassink警告说。
这项抗体检测项目最具争议的地方还在于它有可能让已经怀孕的孕妇打掉腹中的胎儿。所以Van de Water也强调说，Pediatric Bioscience公司初步打算只为还没有怀孕的妇女提供这项检测服务。同时该公司还计划独家推出这项服务，以便更好地进行监管，同时为客户提供更专业的咨询服务。与此同时，Van de Water也正在通过3个大型的前瞻性实验（prospective trials）来进一步验证她们的实验结果，不过她并不认为她们现在开展的商业化运作太过超前，她解释说：“自闭症患儿及其家庭是一个饱受折磨的群体，虽然我们开展了大量的自闭症研究工作，可是却并没有给他们的生活带来任何改变。如果等我收集到了足够的样本，比如上万个案例，证明我的理论是正确的，然后再开始这项抗体检测服务，那就太迟了。”
备受争议的理论
这并不是头一次有人将免疫系统与自闭症给联系在一起，这种学说也不是头一次遭受质疑了。早在1998年，英国医生Andrew Wakefield就宣称在12名神经发育迟缓的儿童中， 8人在接种了麻疹—流行性腮腺炎—风疹三联疫苗（measles, mumps, and rubella vaccine）之后突然表现出了自闭症的症状。当时Wakefield在《柳叶刀》（The Lancet）杂志联合召开的一个新闻发布会上提出，这种三联疫苗引发的免疫反应可能会损害儿童的大脑。但是这项研究后来并没有继续开展下去，而且Wakefield也因为伪造患儿的病例被吊销了医师执照。此外，十几个流行病学研究项目也都没有发现疫苗与自闭症有丝毫的关系。但是美国新泽西州罗格斯大学（Rutgers University in Piscataway, New Jersey）的神经科学家、儿童神经科医生Emanuel DiCicco-Bloom补充说，这种谬论在公众的脑海中还留有很深刻的印记。
科学史上这段不光彩的记录也给后面认为免疫机制与自闭症相关的科研人员带来了非常沉重的负担。美国范德比尔特大学（Vanderbilt University in Nashville）专门研究与自闭症、精神分裂症以及其他精神疾病（mental disorders）相关免疫问题的神经学家Karoly Mirnics强调道，他们这些人开展这方面的研究都变得相当困难。据Mirnics介绍，十年前，如果要开展这方面的研究，根本就不可能找到经费支持。也不可能发表论文，你就是被整个学术界边缘化的那种人。
幸好Mirnics这帮对自闭症与免疫系统关联感兴趣的人还能够在MIND研究院那里找到支持。MIND研究院成立于1998年，是美国加利福尼亚州一个很有影响力的家族成立的，这个家族对疫苗致病学说很感兴趣。不过据Van de Water介绍，疫苗相关研究现在已经不再是MIND研究院的主要工作了，而且她自己的工作也和疫苗没有直接的关系。
美国加州理工学院（California Institute of Technology in Pasadena）的生物学家Paul Patterson介绍，有一些与疫苗无关的证据显示，母亲的免疫系统可能与她们子女患上自闭症有关。Patterson自己从事的就是研究神经系统与免疫系统关系的工作。有流行病学研究发现，孕妇在怀孕期间如果合并某几种病原体感染，那么她们的后代患上自闭症或精神分裂症的风险就会增高。患有类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis）或乳糜泻（celiac disease）等自身免疫病的家族也更容易生下自闭症或精神分裂症患儿。Patterson的实验室就曾经做过动物实验，结果发现孕妇在被流感病毒等病原体感染之后发生的免疫反应释放出的炎症分子（inflammatory molecules）的确会对腹中胎儿的大脑发育带来影响。美国加州洛杉矶自闭症研究及治疗中心（Center for Autism Research and Treatment at UC Los Angeles）的主任Daniel Geschwind认为，由于流行病学研究已经发现，患有各种自身免疫性疾病的孕妇的子女发生学习障碍的几率的确要比普通人高一些，所以他们理所当然应该开展这样的实验研究。因为的确存在流行病学上的关联，但问题是这种关联真的就是确定的致病机制吗？
英国牛津大学的科研人员在2003年时曾对一位38岁的妇女开展过研究，Van de Water就是因为这项工作才开始对母亲体内的抗体感兴趣的。因为这名妇女有两个比较正常的孩子，其中一个是一名患有高功能自闭症谱系疾病（high-functioning autism spectrum disorder）的女儿，另一位则是发育正常的男孩。这名妇女的第三个孩子——6岁大的儿子在18个之前还比较正常，可是之后却患上了严重的自闭症，丧失了语言功能。牛津大学的科研人员抽取了这名妇女的血样，结果发现她的血中有一些抗体可以和取自正在发育中的小鼠脑组织的神经元细胞结合，这说明这些抗体可能就是让她小儿子患病的原因。
据Patterson介绍，有一些研究人员十年来一直都没有放弃过母体抗体假说，只不过Van de Water等人在这条道路上走得更远。2008年，Van de Water的课题组在牛津大学的基础之上又进一步扩大了研究规模，她们抽取了61位自闭症患儿母亲的血样。结果发现其中有11%的妈妈携带了自闭症抗体，这些抗体能够与一种尚未被确定的人类胚胎脑组织蛋白发生强烈的反应，而且反应的强度还与这些母亲孩子的病情正相关。与此同时，对照组102位妈妈的血样都没有发生这种反应。

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Van de Water最近又在《转化精神病学》（Translational Psychiatry）杂志上发表了一篇文章，她们这一次对246位自闭症患儿的母亲进行了研究。结果发现有23%的妈妈都携带了自闭症抗体，而在149名妈妈组成的对照组中只有1%的人体内发现了这种抗体。另外，Van de Water等人这一次还确定了有7种蛋白是能够与这种自闭症抗体结合的，其中就包括与神经元细胞增殖（proliferation of neurons）、与大脑发育过程中神经迁移（neural migration），以及神经元细胞轴突、树突（neural branching）形成等作用有关的蛋白质。“这些蛋白每一种都与神经元细胞的发育有关，它们在神经元细胞发育的不同阶段分别发挥了各自的作用。” Van de Water介绍说。
不过科学家们还不清楚为什么这些自闭症患儿母亲的体内会产生这些抗体。“我们可能永远都找不到答案。” Van de Water这样说道，她认为有一些妈妈可能因为遗传背景的原因，让她们在发生免疫反应，比如经受某些病原体感染，或者接种某些疫苗之后更加容易产生这些抗体。虽然这纯粹只是一种推测，但是现在已经成为Van de Water朋友的Murphy却已经相信，就是因为她接种过一种疫苗，所以才让Fintan不幸成为了一名自闭症儿童。Murphy说道：“我就只是在怀Fintan的时候打过流感疫苗，在怀其他那两个孩子的时候都没有接种过疫苗。”
Van de Water还与Bauman，以及MIND研究所的所长，神经科学家David Amaral合作开展了另外一个研究项目，希望能够找出自闭症抗体与自闭症症状之间的关系。他们发现，给怀孕的猕猴注射这种自闭症抗体之后，试验猴的后代就会出现行为异常，而且它们的大脑发育也会出现问题。Van de Water等人认为这些试验猴表现出的症状与人类自闭症患者的症状非常接近。比如试验猴后代和对照组相比，接近不明动物的几率会更高。Bauman认为这种表现就是一种脱离正常猴群的举动。

自闭症炎症致病假说。Van de Water等人认为，母亲体内的抗体通过胎盘和胎儿的血脑屏障，干扰了STIP1、Cypin、YBX-1、LDH A/B、CRMP1和CRMP2这6种胎儿大脑蛋白的功能。这6种蛋白都是在包括神经元细胞成熟等胎儿大脑发育的各个阶段起到至关重要作用的关键蛋白。由于这些抗体的干扰，所以胎儿的大脑发育受到了影响，导致他们日后患上自闭症。
免疫反应
Patterson认为Van de Water等人开展的这个研究项目是大家期盼已久的重要科研动作。美国马里兰州巴尔的摩Kennedy Krieger研究院（Kennedy Krieger Institute in Baltimore, Maryland）的儿科神经医师Andrew Zimmerman也补充道，如果Van de Water等人的假设是正确的，那么我们能够解释清楚病因的自闭症例数至少要增加一倍。在所有自闭症患者中，目前我们能够找到病因的只有15~20%，这部分人发病主要与遗传突变有关。
但是其他的反应或者就是结果可疑，或者干脆就呈阴性结果。同时Zimmerman也表示，Van de Water的临床试验结果不能够在更大规模的试验人群中得到重复验证，所以即便被检妇女体内存在自闭症抗体，我们也很难确定她们子女患上自闭症的风险究竟有多大。Zimmerman等人对这种自闭症抗体致病假说也存有疑问。DiCicco-Bloom就认为，因为血脑屏障应该是能够起到保护作用，阻止自闭症抗体进入脑内损伤胎儿大脑的。如果说胎儿的血脑屏障发育得还不够完善，不能够阻止抗体进入脑内，那么我们就需要用试验来证明这一点。
美国纽约Feinstein医学研究所（Feinstein Institute for Medical Research in Manhasset, New York）的Betty Diamond认为，对于某些自闭症患者，源自母亲的抗体的确有可能是直接的致病原因。Diamond的实验室就用小鼠做过试验，她们给试验鼠注射了从红斑狼疮女性患者体内分离得到的抗体（这些抗体能够与DNA相关蛋白结合，同时也能够与神经元细胞表面的某些受体结合），结果这些实验鼠的后代真的就出现了认知问题，而且大脑的结构也出现了异常。就在上个月，Diamond也刚刚发表了一篇论文，她们对2700名妇女的血样进行了研究，结果发现在10个自闭症患儿母亲当中就有1位妈妈的体内含有这种被她们称作“抗大脑（anti-brain）”的抗体，这个比例要比对照组高出3倍。不过之前的研究也发现，这种抗大脑抗体识别的蛋白和Van de Water发现的自闭症抗体识别的蛋白是不一样的。Diamond也没打算宣称这些抗大脑抗体能够导致自闭症。
实际上，Van de Water所宣称的，大约有1/4的自闭症都与自闭症抗体相关的理论让很多科研人员感到难以接受。因为这些受检妇女的血样与那7种大脑蛋白的反应情况差异非常大，有一些妇女的血样只能够结合一种蛋白，可有一些妇女的血样却能够结合五种蛋白，这些不同的组合情况总计占到了23%。美国斯坦福大学（Stanford University in Palo Alto）的生物统计学家Steven Goodman提醒道，在所有被检自闭症患儿母亲当中，只有7%的人的血样没有表现出特异性的免疫反应。Goodman认为Van de Water这种研究方法是对数据的严重破坏，只挑出了有重要意义的数据，这些人工挑选的数据充其量也就具有夸大的预测功能，但是却会破坏数据的真实性。
DiCicco-Bloom也认为，Van de Water的研究还需要用更大规模（比如上万人）、背景更复杂的人群进行重复验证，以确定这种抗体是否具备预测自闭症患儿出生的功能。美国哥伦比亚大学（Columbia University）的流行病学专家，自闭症出生研究项目（Autism Birth Cohort，这是一个在挪威开展的研究项目，一共招募了超过10万名儿童参加研究）的负责人Ian Lipkin认为，这种工作相对来说也比较容易开展，因为目前已经找到了这种抗体所识别的胎儿大脑蛋白。
Van de Water也赞成由其他的科研单位来重复她们的试验。而且据她自己介绍，她现在也在加州大学戴维斯分校参加了3个大型的前瞻性研究项目，这3个项目全都是由美国国家环境卫生研究院（National Institute of Environmental Health Sciences）资助的。“我可不想让大家认为这就是整个事情的终点。我们做的是一个发现性的工作，并不是一个临床验证工作。” Van de Water是这样介绍她最近的这些工作的。
恼人的问题
有批评者会问，既然目前还存在争议，为什么Pediatric Bioscience公司现在就这么大张旗鼓地宣传这种抗体检测服务呢？Van de Water认为这并不矛盾，在继续开展试验研究的同时也推动这项技术的商业化进程，这有助于让临床医生们早日使用上这个新技术。她说道：“如果该技术不能够更快取得突破，我们也可以获知。”包括Diamond实验室在内的多家机构也已经加入了这场商业竞争。
不过这些理由都不能说服Anderson，他认为，她们对于自己的成果宣扬得太多，她们的商业化步伐走得也太快。作为一项研究手段，根本不需要进行所谓的商业化推广。
除此之外，这些科研人员的合作者们也是一个不稳定因素。“她自己拥有专利，这就可能存在利益之争。” DiCicco Bloom指出。对此Van de Water强调道，她与Pediatric Bioscience公司的关系是通过了美国加州大学戴维斯分校的严格审查的，根据协议，Pediatric Bioscience公司付给加州大学戴维斯分校的专利使用费中有30%应该支付给她本人。同时，作为Pediatric Bioscience公司首席科学顾问的Van de Water是不能亲自开展临床验证研究工作的，因为这会违背加州大学戴维斯分校的避嫌原则，而且学校也不允许她接受Pediatric Bioscience公司的免费，或者打折股份。
Anderson认为，除了商业方面的考虑之外，最关键的问题还是这项技术的预测价值，它的阳性率有多高。对于自闭症这种在新生儿人群中的发病率约为1/88的疾病，哪怕只有一点点假阳性率也会大大降低这种技术的诊断价值。Anderson曾经使用Van de Water的数据和自闭症的发病率做过计算，结果他测算出的阳性预测率只有16.5%，这个结果可不妙。因为这意味着在6个被检阳性的人当中只有1个人真的有可能患病。
Goodman也根据Van de Water论文里的数据得到了差不多的结果，他表示：“你可能会接受这些数据，但是我可不会。”根据试验设计以及他自己对论文里提交的数据的分析，Goodman认为Pediatric Bioscience公司宣称的——“检测阳性结果意味着你有99%的可能性生下一个自闭症宝宝的”说法完全就是错误的。
Van de Water 和D’Alvise对此批评的回应是，Pediatric Bioscience公司的说法的确稍微有一点不清晰，而且他们在宣传语中使用的“可能性”并不是统计学意义上的可能性，而是指他们的检测技术有99%的准确率，即通过这些抗体检测自闭症的特异性达到了99%。Van de Water等人还表示，这项检测并不是用来对所有孕妇进行筛查的一种技术和服务，只适用于存在生下自闭症患儿高危风险因素的孕妇，比如高龄产妇，或者已经有过一个发育异常孩子的孕妇。
在这项技术推向市场之前，美国食品与药品监督管理局（FDA）也不会对该技术的准确性或临床可靠性进行评价。不过D’Alvise表示，Pediatric Bioscience公司将会根据《美国临床实验室改进修正案》（Clinical Laboratory Improvement Amendments）的要求建立一间血液检测实验室。因为D’Alvise认为，这是最合适一项新技术在被大家接受，成为主流技术之前走的路子。
虽然试验的样本量很小，但Van de Water也相信她的检测技术具有预测自闭症的能力。不过她也承认，在规模更大、背景更复杂的人群当中进行试验可能不会得到同样的结果。“我希望我发现的这种现象是一个值得去研究的新领域，至少我自己是这么认为的。但是继续研究下去谁知道会发生什么。” Van de Water这样说道。
DiCicco-Bloom则坚持认为这种抗体检测方法没什么太大的价值和意义，而且他认为做这项检测弊大于利，他说道：“很快，凡是担心自己孩子会得上自闭症的人都会去做这个检测，其中有一些人可能有相应的理由，真的是高危人群，还有一些人可能就是因为受教育程度高，或者更加主动，所以也跑去测一下。一旦医院里广泛推广这种项目，那将一发不可收拾。之前还没有任何一种检测服务是这样的。” （杜晓萌 ）