思覺失調症是ㄧ種極複雜的精神疾病，它的基因是異質性(heterogeneous genetic)，具神經生物學的特性( neurobiological)，以及多重表型( phenotypic profile)。科學家希望有一種生物標記(biomarker)能預估思覺失調症，但到目前為止還沒有診斷或治療的生物標記出現，然而如果有生物標記，一定要符合敏感度(sensitivity)大於80%，專一性(specificity)大於80%，陽性預測率positive predictive大於90%，才能使用在臨床上。什麼是生物標記? 它是ㄧ種正常生物或病理過程的指標(indicator)，或是治療或介入的反應(responses)，它能提供多樣化的生理病理學機轉(pathophysiological mechanisms)，包括腦結構的缺失與完整性( brain structural integrity deficits)，腦功能性錯誤的聯結(functional dysconnectivity)，和不同的神經傳導物質系統(altered neurotransmitter systems)，也代表生理病理真正的中間階段(true intermediate)或終點的代理(surrogate endpoints)。有效的生物標記必須含下列特點：能確認新的治療目標與路徑(validate new treatment targets or pathways)，預測治療反應(response)，幫助病人選擇治療，決定治療處方(regimens)，以及提供合理個別化(personalized)治療。
神經影像學(Neuroimage)是思覺失調症生物標記發展的候選人，也是發展思覺失調症生物標記最好的工具，它能捕捉分子和細胞疾病的標地或腦回路表型變化(phenotypic variations in molecular and cellular disease targets，or in brain circuits)，影像學也代表了基因與環境的互動以及聯合不同行為的表現。本文作者們會討論多種合理神經影學生物標記之後選者，包括高活動性多巴胺(dopamine hyperactivity)，低功能NMDA(N-methyl-Daspartate receptor hypofunction)，高活動的海馬迴(hippocampal hyperactivity)，失調的免疫功能(immune dysregulation)，聯結失能得大腦迴路( dysconnectivity)，和不足量的皮質層灰質(cortical gray matter volume loss)，這些生物標記集中在思覺失調症的危險度、診斷、目標參與(target engagement)、治療作業及治療反應之研究，作者甚至重視未滿足之需要(unmet need)以及對更先進生物標記發展策略之討論。以下簡略討論合理生物標記的候選者：
高活動性多巴胺：思覺失調症是失調的多巴胺與精神症狀嚴重度的聯結(link)，以及多巴胺D2受體佔據(D2 receptor occupancy)與抗精神病藥治療反應之關係( relationship)。
低功能NMDA：作用在ŗ-aminobutyric acid 的中間神經元，引起 glutamatergic椎體細胞(pyramidal cell)的去抑制化(disinhibition)，進而產生類似精神病的行為表現(psychosis-like behavioral phenotypes)。
高活動的海馬迴：高的glutamatergic的狀態，引發高活動的海馬迴，結果導致下游多巴胺迴路失調downstream dopamine circuit dysregulation)，進而產生精神症狀。
神經發炎與免疫功能失調：用PET分析移位結合蛋白( translocator protein binding)，此蛋白能表現發炎免疫反應，研究發現思覺失調症的追蹤蛋白結合(tracer binding)比較對照組有升高的現象，而且有小至中度的效應值( effect size)。
大腦網路錯誤聯結(Brain network disconnection)：透過NMDAR的擾亂，使得破壞興奮與抑制(excitation/inhibition)的平衡，而改變了功能性的網路結構，結果產生了思覺失調症的症狀。
皮質層灰質量的不足：此不足連接了精神疾病的嚴重度，並且使得整體臨床結果不良，所以灰質量也是診斷與病程生物標記發展的候選者。
其他如氧化壓力(oxidative stress)或 GABA不良功能，都可考慮發展思覺失調症的生物標記。
生物影像學之工具有：SPECT，PET，structural and diffuse MRI，magnetic resonance spectroscopy(MRS)，Resting-state fMRI，Task-based fMRI等。利用這些工具找有連接生物狀態與精神症狀關聯的生物標記。現今開發的生物標記有：危險性預測的生物標記，診斷的生物標記，治療反應的生物標記，目標參與的生物標記，以及治療監測的生物標記。 利用生物影響學來發展思覺失調症的生物標記，是未來精神醫學研究主軸之一，希望透過生物試劑(標記)就能知曉是否罹患思覺失調症，以及如何治療，預後，最佳治療以及危險度之預知等等。本文還特別強調利用電腦及人工智能來輔助，並結合血清學的研究及基因學的研究來共同發展，而且建立知識平台，由世界各國貢獻研究結果，分享成果，結合眾人力量幫助思覺失調症之患者。 (文：慈惠醫院/精神部/醫師/張義宗)
本文出自：Neuroimaging Biomarkers in Schizophrenia Am J Psychiatry 2021
思覺失調症的神經影像學之生物標記