大数据如何揭示自闭症的奥秘

自闭症谱系障碍（Autism spectrum disorder, ASD），简称自闭症，是一种复杂的神经系统发育障碍。自闭症通常在儿童发育早期被诊断出来，其迹象在 2-3 岁左右出现，比如社交沟通障碍、异常的重复行为和局限的兴趣；3岁以后随着儿童社会性要求的增加，自闭症的症状表现更加明显，包括语言和智力的发展显著落后于同龄儿童。

自闭症的特殊之处就在于它的“谱系”。被称为谱系的疾病通常包括了多种症状。如果我们将“谱系”想象成一条光带，自闭症的症状就好像散落在光带中的点。每一个患者都是由不同的点组合而成，个体之间的差异很大，组合的结果也非常多样且复杂。他们可能是智商高、但语言交流困难的患者，也可能是愿意与人交往、但难以理解他人表情和情绪的患者。显然，那些智商正常，语言发育基本正常的孩子，很容易躲过自闭症的早期发现，造成自闭症的诊断更加困难。

在对疾病认知充分的发达国家，自闭症的患病率出现随时间推移而增加的趋势。在美国，2010年的数据显示，每64名儿童中就有1个患病者；而最新的流行病学研究报告称，自闭症的患病率已高达每54名儿童中有1例。数据还显示，自闭症在男孩中的发病率是女孩的三到四倍；与男孩相比，许多患有自闭症的女孩表现出的症状也不那么明显。

但在疾病认知尚不充分的国家，所报告的自闭症的患病率不一，从百分之一到千分之一不等。研究表明，中国有超过1000万的自闭症人群，其中儿童患者超过两成，大约每68名孩子中有1名患自闭症。自闭症已经成为儿童精神健康的第一大“杀手”。

迄今为止，自闭症仍缺乏行之有效的药物治疗，绝大多数儿童需要长期的行为干预和康复训练，对家长和社会都是一个巨大的挑战。同时，大众对自闭症患者的误解和偏见较多，人为加大了自闭症群体融入社会的障碍。因此，自闭症在全世界范围内被视为极需优先解决的公共卫生问题之一。

联合国大会于2007年12月通过决议：将每年的4月2日定为世界自闭症日（World Autism Awareness Day），敦促大众提高对自闭症的认知和对自闭症患者的关注，改善自闭症患者的生活条件和人文环境。

由于自闭症症状的多样化和症状之间看似微弱的相关性，自闭症的病因和发病机理一直是科学之谜。但有越来越多的研究表明，自闭症是一种由生物学因素导致的神经发育障碍性疾病。其中，遗传基因是最主要的因素。同时，环境因素也可增加个体发病风险，包括父母生育年龄大、母亲妊娠期高血压、服用某些药物、暴露于环境污染、低出生体重等。遗传因素与环境因素相互作用可导致个体脑发育异常，从而使个体出现面孔识别、情感认知、执行功能、信息整合能力等的发展受损，产生自闭症症状。

近些年的科学研究发现，自闭症实际上是数百种疾病的谱系，而疾病本身可能与数百个遗传基因相关。但现在，和自闭症相关的基因数据非常缺乏。为了更好地弄清基因和疾病的关系，从而让医生能更有针对性地进行基因治疗而治愈疾病，科学家需要比目前更多地了解与自闭症相关的基因突变。

为了实现这一目标，五年前，美国西蒙斯基金会发起了自闭症知识研究计划（英文简称 SPARK）。研究计划通过大数据的力量，让数十万自闭症患者及其家人参与科学研究，深入挖掘和分析数据，扩展我们对自闭症的认知，以帮助开发更精准的疾病治疗方案。

SPARK 是迄今为止世界上最大的自闭症研究计划，有超过25万名参与者。迄今为止，通过数据科学和机器学习，研究已经确定了大约 150 个与自闭症相关的基因。例如，一名在 11 岁时被诊断出患有一种曾被称为阿斯伯格综合症（自闭症的一种）的成年人最近了解到，她患自闭症的原因是能引发罕见遗传疾病的KMT2C 基因发生了突变。

SPARK 从自闭症患者及其家人那里收集的遗传、医学和行为数据非常详细，能更好地确定有效的支持和治疗手段。比如，通过全外显子组测序，研究发现了一个在新生儿筛查过程中遗漏的苯丙酮尿症 (PKU) 病例。这种遗传性疾病会导致血液中的氨基酸积聚，从而导致自闭症中常见的运动问题和发育障碍。有了这些知识，这个家庭开始用一种特殊的低苯丙氨酸饮食来治疗他们的孩子。

据SPARK的科学家称，他们现在已经可以告诉大约 10% 的父母，是什么基因变化导致了他们孩子的自闭症。

想象一下，在未来的某个时候，一个孩子被诊断出患有自闭症。 医生对孩子的 DNA 进行采样并将结果发送到实验室。几天之内，孩子的医生不仅知道孩子的哪些基因具有自闭症相关突变，而且知道这些突变的“开关”在哪里。医生使用了一种基因治疗法来修复突变，孩子随后就会步入正常发育的轨道。

相信这样的故事并不是听起来的那么牵强，在不久的某一天是可能发生的。

参考文献：

Sun, X., Allison, C., Wei, L. et al. Autism prevalence in China is comparable to Western prevalence. Molecular Autism 10, 7 (2019).

其他资料来源：

世界卫生组织，北京市孤独症儿童康复协会，American Psychiatric Association，Autism Partnership，Centre for Disease Control and Prevention，Simons Foundation Powering Autism Research for Knowledge，Scientific American