2017 07 09許釗凱醫師:國際醫療分享 瞿友甯導演的心靈分享
- 發佈日期:2017-06-18
- 「泡泡龍」診斷與治療的最新進展
杜威廷1 趙文甄2 許釗凱1 1. 國立成功大學附設醫院皮膚部 2. 國立成功大學醫學系
「泡泡龍」的全名是「表皮分解性水皰病(epidermolysis bullosa) 」,一種會在皮膚形成水泡的先天性疾病的暱稱。病患自出生就會出現疼痛而不易癒合的水泡。這些水泡不僅對生活造成許多不便,更可能對健康產生嚴重的影響並危及生命。以下我們針對「泡泡龍」的診斷與治療做簡短的介紹。
<泡泡龍的病因>
泡泡龍的水泡起因於皮膚的基因異常。在皮膚切片裡,上方顏色比較深(偏紫色)是一顆顆的角質細胞;這些角質細胞構成皮膚的表皮。在表皮層之下、顏色比較淺(偏粉紅色)的是真皮層,主要由膠原蛋白構成;而位於表皮和真皮之間,連接兩者的構造則是「基底膜」,也就是泡泡龍皮膚裡出現結構異常的位置。為了仔細了解基底膜的構造,我們需要借助下面的電子顯微鏡照片。
用電子顯微鏡將基底膜放大後,我們可以看到更多細部的構造,包括透明層(lamina lucida)和緻密層(laminda densa)。這兩層之上有表皮細胞內的半橋粒(hemidesmosome),兩層之下則透過固定纖維(anchoring fibrils; 也就是第七型膠原蛋白)和真皮層的第一型與第三型的膠原蛋白相連。值得注意的是,不管是固定纖維、透明層及緻密層、半橋粒、以及蛋白絲對於皮膚的完整性都扮演重要的角色,當中的結構異常都可能會造成泡泡龍的產生。
舉例來說,泡泡龍中常見的失養型泡泡龍就是固定纖維(又稱作collagen VII,即第七型膠原蛋白)的變異所導致。在正常的皮膚裡,這個蛋白質位在緻密層的下方,如同下圖上紅色U型的結構,像一座座吊橋把表皮和基底膜跟下面的真皮層的膠原蛋白固定在一起。
<泡泡龍的型態> 泡泡龍基本上分為三型。(請參考下圖)
一、 單純型(epidermolysis bullosa simplex, EBS):主要是由兩種蛋白質—角質蛋白第五型/第十四型(keratin 5/14)—的變異所造成。其他如plectin的基因異常也可能造成這類的泡泡龍。 二、 接合型(junctional epidermolysis bullosa, JEB):發生問題的蛋白質是BP230, Laminin-332, Integrin。 三、 失養型(dystrophic epidermolysis bullosa, DEB):第七型的膠原蛋白變異。
以下是三種泡泡龍型態的比較:(有標出名字的蛋白質即是該型泡泡龍發生變異或缺失的蛋白質)
<泡泡龍的症狀> 泡泡龍病患會出現程度輕重不一的水泡,但這並不是唯一的症狀。如下圖,病人也可能出現萎縮性疤痕、皮膚色素沉澱或脫失、指甲異常或消失、粟粒疹(milia)、禿髮、手腳萎縮、手指(或腳趾)粘連、甚至其他有上皮構造的地方,諸如口腔、腸胃道、生殖泌尿道都會受到影響。此外,反覆發生的傷口處更可能產生皮膚癌,進而危及生命。
根據病人的臨床表現及皮膚病理檢查,泡泡龍可以歸類成34種不同的臨床亞型。目前,研究人員已經找到了19個致病基因來解釋這34種不同的亞型。然而在臨床上,有些病人的致病基因仍然未明,因為有少數的致病基因或基因突變處尚未被發現。 <泡泡龍的診斷> 根據病人的臨床症狀,我們可以將病人分成不同的類型。然而,醫療人員需要進一步的檢查以確定其臨床亞型及致病基因。
泡泡龍的診斷檢查基本上可以分為兩個部分 一、 皮膚切片:包含病理切片、電子顯微鏡檢查,以及免疫螢光檢查 (一) 病理切片 在病灶上面打麻藥以後,取下約一公分大小的皮膚檢體,主要目的是看水泡形成在皮膚的哪一層,以及它裂開的地方是在表皮跟真皮之間,還是在底層的角化細胞裡面,以及有無發炎細胞或纖維化等的現象。
(二) 電子顯微鏡檢查 取下來皮膚的一小部分可以送去做電子顯微鏡檢查。由於表皮和真皮的交界是一個非常複雜的結構,電子顯微鏡解像力更強,可以幫助我們發現這個結構的哪裡有問題,讓我們進一步判斷疾病分型,並預測是哪一個基因發生變異。
(三) 免疫螢光檢查 泡泡龍的基因變異會造成蛋白質出現變異或減少。免疫螢光檢查可以協助我們尋找或確定是哪一個蛋白質的表現量異常。舉例來說,下圖的病人接受的免疫螢光檢查使用了三種抗體,分別偵測第四型膠原蛋白(COL IV)、laminin 332 (LAM332)、及plectin蛋白質。圖的上排是正常人的染色結果(作為控制組),下排則是病人的染色結果。我們可以看到兩者在COL IV和LAM 332的螢光強度差不多,但是病人的PLECTIN螢光強度明顯比正常人少很多,因此可以得知這位泡泡龍病人是製造plectin蛋白質的基因出了問題。
二、基因檢測:包含傳統基因定序以及次世代基因定序。 (一) 傳統基因定序 傳統基因定序可以讓我們讀出基因的序列。這些序列由A、T、C、G四個鹼基組成。藉由傳統基因定序,我們能一一檢查這些鹼基有沒有出現改變。在下圖中,黑色的峰表示鹼基為G、綠色為A、紅色為T、藍色為C;峰的高低則代表該鹼基的量。在箭頭處,對照組是單一的黑色高峰(G),而帶原者有兩個一黑一綠疊合的低峰(G/A),病患則是單一的綠色高峰(A)。這表示原本應該是G的鹼基在病患身上變成了A,也就是基因突變發生的位置。
(二) 次世代基因定序 次世代基因定序已被發展出十幾年。它並不是一個一個將基因逐步定序,而是同步進行人體兩萬多個基因的定序。其方法是將包含所有基因的人類染色體分解成的基因斷片,在大量複製之後同步讀出這些基因斷片的鹼基對。藉由大量的電腦協助,這樣的做法讓我們能一次將所有的基因定序。
(三) 哪種基因定序方法較好? 雖然聽起來次世代基因定序比較好,但實際上基因定序方法選擇仍然要依病人的狀況而定。當臨床表現和皮膚切片已幫我們鎖定了特定的致病基因時,傳統基因定序會比較快,也比較便宜。然而,如果臨床表現和皮膚切片沒有辦法提供我們足夠的資訊,就需要做次世代基因定序以檢查多個基因。隨著科技的進步,次世代基因定序的花費已經逐漸下降。兩種基因定序方式都只需要病人的血液來進行。
<泡泡龍治療的最新進展> 泡泡龍是由表皮和真皮交界的蛋白質異常或缺少而造成,而這些蛋白質在正常人身上是由表皮的角化細胞或是真皮的纖維母細胞所製造,泡泡龍的專家們就嘗試直接提供正常的蛋白質、提供正常的纖維母細胞、或是嘗試改變突變基因等數個方面來治療泡泡龍。
一、 蛋白質補充療法(protein replacement therapy)(以失養型泡泡龍為例): 美國David Woodley教授率先嘗試將第七型膠原蛋白從靜脈注射到老鼠體內,來治療因缺乏第七型膠原蛋白而產生類似失養型泡泡龍症狀的老鼠皮膚。
(J Invest Dermatol. 2013 Jul;133(7):1910-3) 以上是實驗的結果。圖最左邊是治療前的皮膚(可以看到有明顯的水泡),中間的是打了生理食鹽水後的結果(當作控制組),最右邊的則是從老鼠尾巴的靜脈打了第七型膠原蛋白的結果(當作實驗組)。比較起來,我們可以發現打了第七型膠原蛋白的老鼠身上有著失養型泡泡龍症狀的皮膚已經看不到水泡,而打了生理食鹽水的老鼠身上的皮膚則沒有明顯的改善。在圖下方的免疫螢光檢查也顯示注入的第七型膠原蛋白從靜脈中移動到了表皮和真皮之間。
不幸的是,這個研究暫時被終止了,目前沒有正式報告指出到底是發生了怎樣的不良反應。
二、 細胞療法:包含纖維母細胞療法和骨髓移植 (一) 纖維母細胞療法 這個方法是將健康的纖維母細胞直接注射在泡泡龍病人的傷口真皮裡,然後觀察傷口的恢復情形。當時的研究結果發現此療法非常的有效,如下圖所示。
(圖片出自 Am J Clin Dermatol. 2014 Feb;15(1):1-6) 傷口在注射細胞之後有很大的改善。然而在實際應用上,每一個傷口都需要打針是蠻辛苦的,所以目前正在進行的是噴霧式的細胞療法,以減少注射時引起的不適。
(二) 骨髓移植 2010年,美國的Jakub Tolar和John Wagner醫師發表將把骨髓移植應用在泡泡龍病患身上的研究成果。作用的機制是骨髓移植後,其中有些幹細胞會跑到皮膚,分化成會製造缺損蛋白質的細胞。
(出自N Engl J Med. 2010 Aug 12;363(7):629-39)
由上圖所示,圖上面是骨髓移植前,下面是骨髓移植後,皮膚明顯得到很好的改善,而用免疫螢光檢查也可以看到紅色的第七型膠原蛋白量從很少量變成接近正常,看似療效十分良好。然而,做骨髓移植的病患因為要先做化療以移除原來的骨髓細胞,並服用免疫抑制劑減少排斥作用。由於泡泡龍患者的皮膚屏障原本就不佳,所以此治療方式具有高風險,死亡率高達25%-30%,但治療完後病患可以得到很好的改善。
三、 基因療法 日本科學家山中伸彌的誘導性多功能幹細胞(induced pluripotent stem cells, iPS) 研究得到2012年諾貝爾獎。將4個特定的基因置入成熟的纖維母細胞後,細胞會變成具有分化能力的多功能幹細胞。而美國麻省理工學院(MIT)學者張鋒實驗室開發出跨時代的新技術- CRISPR/Cas系統,一種穩定且可靠的基因編輯技術,可以將變異的基因替換為正常的基因。預期在未來幾年,結合基因編輯與iPS的技術來治療泡泡龍患者是未來重要的研究方向。
總結 過去十年,泡泡龍在診斷與治療有很大的進展,目前世界先進國家已經進入了治療與治癒的階段,儘管這是一條艱辛的道路,但我們深信離泡泡龍治癒的那一天已經不遠了。
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