基因的视觉艺术。图片来源：Pixabay
20多年前，当我开始从事儿童遗传学研究工作时，我经常会为患者和他们的家人提出的问题而沮丧，我无法回答许多关于患者为何会出现自闭症及未来情况的问题。他们的孩子出现特殊行为的原因是什么？他们的孩子还会说话吗？会有癫痫发作的症状吗？我所知道的是，科学研究正是为了解开自闭症中的关键谜团。这种异质性疾病影响了500多万美国人，而目前还没有被FDA批准的治疗方案。如今，由于基因学研究的影响，这些问题的答案开始浮出水面。
5年前，我们成立了SPARK项目，通过让成千上万的自闭症患者及其家庭参与其中，利用大数据的力量推动了这一疾病的研究。参与的人越多，数据集中的信息就会变得越丰富和深入，从而促进研究的发展。我们将能更加了解和疾病相干的生物学和行为学知识，以开发出更精准的方法来解决和疾病相关的医学和行为问题。
图片来源：Spark for Autism
SPARK项目是世界上迄今为止最大的自闭症研究项目，有超过25万名参与者。其中超过10万人通过在试管内留存唾液的方式，提供了自己的DNA样本。在这一项目中，我们已经鉴别并建立了一份基因组数据，并将其提供给符合要求的研究人员使用。此外，我们还分析了19000个基因，以寻找它们与自闭症的可能关联。我们正在与31所顶尖医学院和自闭症研究中心合作，帮助参与这一项目的成千上万的家庭登记加入近100项其它自闭症研究中。
基因学研究显示，我们通常说的自闭症，实际上是成百上千种疾病的总称。在成年人与儿童中，这些疾病的症状差别很大。在这个疾病范围内，患者会有着一些共同的核心症状，都存在社会互动、兴趣狭窄和行为等方面的问题。
我们现在知道，基因在这些“自闭症”成因中起到了核心作用。自闭症的出现是基因变化和其他因素例如产前因素等共同作用的结果。迄今为止，一些基于数据科学和机器学习的研究已经识别出约150种与自闭症相关的基因，但显示可能有500种和疾病相关的基因或更多。在具有相似遗传差异的个体中发现更多的致病基因和共性，对推进自闭症研究和开发更好的治疗与支持方案至关重要。从本质来看，我们将能借鉴肿瘤学家基于一些基因特征治疗某些类型的癌症的方法，并利用一些靶向治疗策略来帮助自闭症患者。
大数据。图片来源：Pixabay
但是，为了更快地得到答案并确认这些结果，我们和研究伙伴需要一个巨大的样本库：一个“更大的数据库”。为了确保获得一个准确的、包括所有主要遗传因素的详细目录，并了解不同的遗传变异是否及如何导致自闭症行为，我们需要一个最大型和最多样化的参与者群体。
我们从自闭症患者及其家属那里收集到的基因、医疗和行为数据非常详细，可以供许多不同的研究人员使用。一些有才能的科学家或许会因为能使用丰富的数据集，加入自闭症研究领域，他们或能开发出新方法来发现数据中的规律，更好地预测出一些相关的行为和医学问题，进而找到更有效的支持与治疗方法。
基因研究能为这一疾病的预后提供了一些答案和见解。例如，在SPARK项目中，一个患者由于家族基因的影响缺乏语言表达能力，但他能理解语言。有了这些信息助力，医疗团队为这个孩子提供了一个辅助设备，以减少孩子因无法表达自我而产生的愤怒。一名成年人在11岁的时候被诊断为患有一种自闭症（过去叫做阿斯伯格综合征），她最近才得知，她患自闭症的是因为具有KMT2C基因综合征，这是一种由KMT2C基因变化引发的罕见遗传病。
考虑到与自闭症相关的一些遗传综合症也有致癌风险，这些基因结果显得尤其重要。我们已经将基因检测结果反馈给有PTEN突变的家庭，具有这个基因突变的人患乳腺癌、甲状腺癌、肾癌和子宫癌的风险较高。这个基因诊断结果也意味着他们现在可以更早、更频繁地筛查特定癌症。
除此之外，我们已经确定了那些可治疗的自闭症的遗传原因。通过全外显子测序，我们发现了一例在新生儿筛查中遗漏的苯丙酮尿症（PKU）病例。这种遗传疾病会导致血液中氨基酸的积累，进而导致行为和运动问题，以及癫痫发作和发育性残疾。得知这个信息以后，这个家庭开始通过特殊食谱（包括低含量的苯丙氨酸）帮助他们的孩子治疗疾病。
如今，这些自闭症影响的家庭贡献出了自己的一部分去帮助研究人员理解自闭症的复杂性。现在我可以告诉约10%的父母，是什么基因变化导致了他们孩子患上自闭症。
这个大数据中含有每个患者以及其受自闭症影响的完整记录，这将帮助我们找到许多我们正在寻求的答案。通过对丰富数据的复杂分析，我们获得了更好的遗传学见解，这将有助于通过早期干预、辅助交流、量身定制的教育及有朝一日可以实现的基因疗法，为患者个体（儿童和成人）提供支持手段。我们努力让每个自闭症患者成为最好的自己。
撰文：Wendy Chung（医学博士、哲学博士）是SPARK(西蒙斯基金会为知识推动自闭症研究)的首席研究员；哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科学院的肯尼迪家族儿科和医学教授；纽约长老会/哥伦比亚大学欧文医学中心的临床和分子遗传学家兼医生。2020年，她当选为国家医学科学院的成员。
翻译：魏书豪
审校：郭晓
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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