大數據如何揭示自閉症的奧秘

自閉症譜系障礙（Autism spectrum disorder, ASD），簡稱自閉症，是一種複雜的神經系統發育障礙。自閉症通常在兒童發育早期被診斷出來，其跡象在 2-3 歲左右出現，比如社交溝通障礙、異常的重複行為和局限的興趣；3歲以後隨著兒童社會性要求的增加，自閉症的徵狀表現更加明顯，包括語言和智力的發展顯著落後於同齡兒童。

自閉症的特殊之處就在於它的“譜系”。被稱為譜系的疾病通常包括了多種徵狀。如果我們將“譜系”想象成一條光帶，自閉症的徵狀就好像散落在光帶中的點。每一個患者都是由不同的點組合而成，個體之間的差異很大，組合的結果也非常多樣且複雜。他們可能是智商高、但語言交流困難的患者，也可能是願意與人交往、但難以理解他人表情和情緒的患者。顯然，那些智商正常，語言發育基本正常的孩子，很容易躲過自閉症的早期發現，造成自閉症的診斷更加困難。

在對疾病認知充分的發達國家，自閉症的患病率出現隨時間推移而增加的趨勢。在美國，2010年的數據顯示，每64名兒童中就有1個患病者；而最新的流行病學研究報告稱，自閉症的患病率已高達每54名兒童中有1例。數據還顯示，自閉症在男孩中的發病率是女孩的三到四倍；與男孩相比，許多患有自閉症的女孩表現出的徵狀也不那麼明顯。

但在疾病認知尚不充分的國家，所報告的自閉症的患病率不一，從百分之一到千分之一不等。研究表明，中國有超過1000萬的自閉症人群，其中兒童患者超過兩成，大約每68名孩子中有1名患自閉症。自閉症已經成為兒童精神健康的第一大“殺手”。

迄今為止，自閉症仍缺乏行之有效的藥物治療，絕大多數兒童需要長期的行為干預和康復訓練，對家長和社會都是一個巨大的挑戰。同時，大眾對自閉症患者的誤解和偏見較多，人為加大了自閉症群體融入社會的障礙。因此，自閉症在全世界範圍內被視為極需優先解決的公共衛生問題之一。

聯合國大會於2007年12月通過決議：將每年的4月2日定為世界自閉症日（World Autism Awareness Day），敦促大眾提高對自閉症的認知和對自閉症患者的關注，改善自閉症患者的生活條件和人文環境。

由於自閉症徵狀的多樣化和徵狀之間看似微弱的相關性，自閉症的病因和發病機理一直是科學之謎。但有越來越多的研究表明，自閉症是一種由生物學因素導致的神經發育障礙性疾病。其中，遺傳基因是最主要的因素。同時，環境因素也可增加個體發病風險，包括父母生育年齡大、母親妊娠期高血壓、服用某些藥物、暴露於環境污染、低出生體重等。遺傳因素與環境因素相互作用可導致個體腦發育異常，從而使個體出現面孔識別、情感認知、執行功能、信息整合能力等的發展受損，產生自閉症徵狀。

近些年的科學研究發現，自閉症實際上是數百種疾病的譜系，而疾病本身可能與數百個遺傳基因相關。但現在，和自閉症相關的基因數據非常缺乏。為了更好地弄清基因和疾病的關係，從而讓醫生能更有針對性地進行基因治療而治癒疾病，科學家需要比目前更多地了解與自閉症相關的基因突變。

為了實現這一目標，五年前，美國西蒙斯基金會發起了自閉症知識研究計劃（英文簡稱 SPARK）。研究計劃通過大數據的力量，讓數十萬自閉症患者及其家人參與科學研究，深入挖掘和分析數據，擴展我們對自閉症的認知，以幫助開發更精準的疾病治療方案。

SPARK 是迄今為止世界上最大的自閉症研究計劃，有超過25萬名參與者。迄今為止，通過數據科學和機器學習，研究已經確定了大約 150 個與自閉症相關的基因。例如，一名在 11 歲時被診斷出患有一種曾被稱為阿斯伯格綜合症（自閉症的一種）的成年人最近了解到，她患自閉症的原因是能引發罕見遺傳疾病的KMT2C 基因發生了突變。

SPARK 從自閉症患者及其家人那裡收集的遺傳、醫學和行為數據非常詳細，能更好地確定有效的支持和治療手段。比如，通過全外顯子組測序，研究發現了一個在新生兒篩查過程中遺漏的苯丙酮尿症 (PKU) 病例。這種遺傳性疾病會導致血液中的氨基酸積聚，從而導致自閉症中常見的運動問題和發育障礙。有了這些知識，這個家庭開始用一種特殊的低苯丙氨酸飲食來治療他們的孩子。

據SPARK的科學家稱，他們現在已經可以告訴大約 10% 的父母，是什麼基因變化導致了他們孩子的自閉症。

想象一下，在未來的某個時候，一個孩子被診斷出患有自閉症。 醫生對孩子的 DNA 進行採樣並將結果發送到實驗室。幾天之內，孩子的醫生不僅知道孩子的哪些基因具有自閉症相關突變，而且知道這些突變的“開關”在哪裡。醫生使用了一種基因治療法來修復突變，孩子隨後就會步入正常發育的軌道。

相信這樣的故事並不是聽起來的那麼牽強，在不久的某一天是可能發生的。

參考文獻：

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

其他資料來源：

世界衛生組織，北京市孤獨症兒童康復協會，American Psychiatric Association，Autism Partnership，Centre for Disease Control and Prevention，Simons Foundation Powering Autism Research for Knowledge，Scientific American