(一) 前言
聽力損失是各種感覺系統缺陷中最為常見的。臨床醫師在處理聽力損失的病 人時,通常必須先找出原因,才能做出進一步的決定,而常見的原因包括感染、
外傷、噪音、耳毒性藥物、老化、遺傳等等。這些原因的致病機轉和預防治療,
大多早已為臨床醫師所熟知,惟獨吾人對於「遺傳性聽損」(hereditary hearing impairment)的瞭解,一直到最近幾年才有重大突破。
(二) 定義
廣義的遺傳性聽損,除了吾人所熟知發生於嬰兒、幼童及青少年時期之遺傳 性聽損外,尚包括老年性失聰、美尼爾氏症及耳硬化症等基因因素可能扮演一定 角色的耳疾,惟這些疾病受太多環境因素所干擾與影響,因此不包括在一般的討 論 之 內 。 其 次 , 遺 傳 性 聽 損 並 不 等 於 「 先 天 性 聽 損 」(congenital hearing impairment)。先天性聽損是指出生時就發生的聽損,其中當然由基因遺傳所引起 的佔有相當大的比重,但是其他因素如母子病毒垂直感染或週產併發症等,也會 導致先天性聽損。另一方面,遺傳性聽損的病人,也不全是先天性聽損,因為一 部份病人於出生時聽力可能為正常或接近正常,隨年紀漸長才逐漸變差。一般而 言,在已開發國家如台灣,剛出生的嬰兒約1000 人中有 3 人會合併中至重度聽 損,,其中三分之二可歸因於遺傳因素;而至成年之前,此 1000 人中又約有 1 人會再發生感覺神經性聽力損失,其中遺傳因素所扮演的角色則仍未知(Marazita et al., 1993)。
(三) 遺傳性聽損之分類與流行病學
遺傳性聽損可依是否合併身體其他器官的異常,區分為「症候群型」
(syndromic)與「非症候群型」(non-syndromic)兩類,其中以後者為多數,兩者比 例約為30:70 (Petit, 1996)(圖一)。較常見的症候群型遺傳性聽損有:Pendred 氏 症候群(聽損合併甲狀腺腫)、Usher 氏症候群(聽損合併色素性視網膜炎)、
Waardenburg 氏症候群(聽損合併前額白髮及內眥異位)、Jervell & Lange-Nielsen 氏症候群(聽損合併心律不整)等等。由於症候群型遺傳性聽損有其他身體表徵 可供辨識,而有助於病例的收集與分類,因此吾人對於症候群型遺傳性聽損的基 因研究,有較多的瞭解,目前已知約有100 個基因與症候群型遺傳性聽損有關。
反之,佔較多數的非症候群型遺傳性聽損之基因研究,則一直到 8、9 年前 才有突破性的進展。歸究其原因主要有三:(1)致病基因的異質性—有太多基因
可能造成聽損,(2)病患除了聽損外缺乏可辨識的臨床表徵,(3)瘖啞病人之間 經常相互通婚致使研究更加複雜化(Petit, 1996)。傳統上針對非症候群型聽損之遺 傳研究,乃是藉由家族性病例之「連鎖分析」(linkage analysis),將可能的目標基 因定位於染色體上。當然,各個家族之間致病基因可能不同,然而由於臨床表徵 及 1 個 DFNY 基因座,而且數目還在持續增加中(Hereditary Hearing Loss Homepage, http://webhost.ua.ac.be/hhh/, accessed on 10/10/2009)。一般而言,體染 色體隱性的遺傳性聽損,聽力損失程度通常較嚴重,也多發生在「習語前」
(Gasparini et al., 1997; Maw et al., 1995)。
(四) 遺傳性聽損之常見致病基因及其突變
1997 年可以說是非症候群型遺傳性聽損之基因研究有重大發展的一年。在 這一年,比較重要的基因座的「候選基因」(candidate gene),如 DFNB1 的 GJB2 (Cx26)基因(Kelsell et al., 1997)及 DFNA1 的 DIAPH1 基因(Lynch et al., 1997)相繼 被發現。之後,由於分子生物學的進步和人類基因體的成功解碼,使學者得以活 用「定位選殖」(positional cloning)及「候選基因」(candidate gene)等方法,而加 速整個研究的進展。目前已經發現約有四十多個基因的突變與非症候群型聽損的 發生有關,包括GJB2 (Cx26)、GJB3 (Cx31)、GJB6 (Cx30)、GJB1 (Cx32)、DIAPH1、
MYO7A 、 MYO15 、 OTOF 、 SLC26A4 (PDS) … … 等 (Hereditary Hearing Loss Homepage, http://webhost.ua.ac.be/hhh/, accessed on 10/10/2009)。其中,臨床上較 常見發生異常的基因有:GJB2 (Cx26)基因、SLC26A4 (PDS)基因、粒線體 DNA 突變(12S rRNA 基因)、以及 OTOF 基因等。由於這些常見的耳聾基因及突變,
意義上直接相關於遺傳性聽損的基因流行病學,鑑於論述之完整性,將於其後的 第二部分詳細說明。(第二部分:遺傳性聽損之基因流行病學及分子病理學研 究)
(五) 其他罕見遺傳性聽損基因之發現
至於其他罕見之致病基因,由於只出現在全世界單獨一個或少數幾個家族,
因此由遺傳諮詢的觀點而言,並不具顯著的臨床價值。然而,其之於吾人對於內 耳功能的瞭解,卻具有極大的貢獻(Battey, 2003; Steel et al., 2001)。較著名者,如 吾人關於內耳中之「鉀離子再循環」(potassium recycling)(Wangemann, 2006)、內 耳毛細胞中多種「非典型肌凝蛋白」(unconventional myosin)及其相關分子(Boeda et al., 2002; Verpy et al., 2000)、毛細胞纖毛(stereocilia)間連結之細微構造 (Belyantseva et al., 2005; Frolenkov et al., 2004)、乃至於毛細胞與聽神經間之突觸 與神經傳導機制(Roux et al., 2006)等等知識,有一大部分乃是建構於這些罕見致 病基因的研究工作之上的。
(六) 遺傳性聽損基因之特色
由過去數年的文獻,吾人逐漸歸納出遺傳性聽損基因的一些特色,與其他疾 病的基因有所不同:
1. 除極少數例外(Balciuniene et al., 1998; Bykhovskaya et al., 2000; Riazuddin et al., 2000),絕大多數遺傳性聽損均由單一基因所造成,不論是症候群型 或非症候群型,多由單一基因所造成。
2. 有些症候群,如 Usher 氏症候群及 Waardenburg 氏症候群之各亞型,雖然 病人的「表現型」(phenotype)無法區分,卻可能是由多種不同基因所造成 的。此種現象,稱為「基因異質性」(genetic heterogeneity)。
3. 反之,有一些基因,會依突變的不同而形成不同的表現型。如前述之 SLC26A4 基因,除了導致 Pendred 氏症候群,也可導致非症候群型遺傳性 聽 損 。 同 理 , 不 同 的 GJB2 基 因 突 變 , 也 會 分 別 以 體 染 色 體 隱 性 (DFNB1)(Kelsell et al., 1997)、體染色體顯性(DFNA3)(Denoyelle et al., 1998)、或症候群型聽損(Vohwinkel’s syndrome)(Maestrini et al., 1999)等不 同的遺傳方式遺傳。
這些特色,都使得遺傳性聽損的研究較其他遺傳性疾病的研究更複雜。
(七) 結論
由於分子生物學的進步和人類基因體的解碼,最近數年來,學界對於導致遺 傳性聽損的成因有了顯著的進展。至今已經發現約有四十多個基因與非症候群型 聽損的發生有關(Hilgert et al., 2008)。就臨床研究者的角度而言,如何將此一基 礎知識的進步應用到病人身上,可謂是最重要的工作。本文以為,要使近年來關 於耳聾基因的相關知識達到臨床上的實用化,應該包含下列工作:
1. 遺傳性聽損的基因流行病學及分子病理學研究:
首先,應進行一大規模、完整的基因流行病學研究,以確定各耳聾基 因及其突變在族群中的盛行率及重要性,方有助於之後基因檢測、遺
傳諮詢及預後評估等工作;同時,應釐清常見耳聾基因變異之致病機 制,以助於吾人了解病人聽損發生之原因,進而針對該原因研擬治療 方針。
2. 遺傳性聽損基因檢測之臨床應用:
將基因檢測的結果,直接應用於病人身上,以確定病人聽損發生的成 因,俾於較準確地評估病人的預後以及預測家族中聽損的再發生率;
同時,分析病人的基因變異是否會影響到臨床上各種治療的效果,以 使帶有特定基因變異的病人,都能獲得較妥切的醫療。另外,亦應研 發高效率低成本之聽損基因檢測工具,以使更多病人得以接受聽損基 因檢測,並受惠於最新之醫學進展。
3. 動物研究模式之建立以及新型治療之研發:
對於遺傳性聽損致病成因的日益瞭解,也必將促進吾人於未來擬定及 開發新的治療方式,如藥物治療、基因治療及幹細胞治療等治療方式,
以減緩病人聽力之惡化,甚或根本地改善其聽力損失。然而,由於內 耳構造精細、功能複雜,而且受損後修復能力有限,並無法直接於人 體進行實驗,而細胞株研究之代表性極為有限,若欲研發新型治療方 式,則亟須仰賴動物研究模式之建立。