脊髓性肌萎縮（SMA）是一種基因突變導(dǎo)致脊髓前角細(xì)胞變性引起肌無力和肌萎縮等臨床癥狀的一組疾病。根據(jù)疾病嚴(yán)重程度及發(fā)病年齡，1992年在歐洲神經(jīng)肌肉疾病中心召開的SAM國際研討會(huì)將其分為4個(gè)類型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，新生兒SMA發(fā)病率為1/6000~1/10000，居致死性常染色體遺傳病第二位，僅次于囊性纖維化。SMA是由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活基因（SMN）的變異所致，隨著對SMN的特性及其編碼蛋白（SMN蛋白）功能的深入研究，多種治療策略的臨床試驗(yàn)正在推進(jìn)中。

       1、臨床癥狀與分型

       SMA主要以進(jìn)行性、對稱性肢體近端和軀干肌肉無力、萎縮為主要表現(xiàn)，患者最終死于呼吸衰竭和嚴(yán)重的肺部感染。

       根據(jù)患者發(fā)病年齡和病情嚴(yán)重程度，將SMA分為４型。如表1所示。SMA-I型是最常見的一種亞型，占比約50%，起病急，病情重，患者一般在2歲內(nèi)去世；Ⅱ型SMA患兒雖然較I型病情稍輕，但患兒仍然會(huì)面臨諸如坐立、進(jìn)食、呼吸等方面的困難；III型患者發(fā)病時(shí)期較為寬泛，早至1歲，晚至青春期都可能發(fā)病。一般III型患者早期的運(yùn)動(dòng)指標(biāo)正常，但隨著年齡增長會(huì)逐漸出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)能衰退的跡象；IV型患者的癥狀通常始于35歲后，較其它類型要少見，其典型特征是隱形發(fā)病，病情發(fā)展非常緩慢。

       表1 SMA各亞型基本狀況

       2、分子遺傳學(xué)和病因

       運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活基因（SMN）位于5q11.2–q13.3，負(fù)責(zé)編碼SMN蛋白，若SMN發(fā)生變異，則SMN蛋白含量和活性降低，脊髓前角細(xì)胞無法耐受而大量凋亡，從而導(dǎo)致SMA疾病。

       SMN基因有兩個(gè)高度同源的拷貝：SMN1和SMN2。SMN1和SMN2的主要功能差別在于7號(hào)外顯子。SMN1編碼全長的SMN轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（SMN-fl），而SMN2編碼生成大量跳躍外顯子7的選擇性轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（SMNΔ7）和少量SMN-fl。SMN-fl含有7號(hào)外顯子，SMNΔ7不含7號(hào)外顯子。而7號(hào)外顯子對于制造穩(wěn)定的具有完全功能的SMN蛋白是必不可少的。因此SMN1能編碼完整功能的SMN蛋白，而SMN2無法獨(dú)自提供足夠的維持人體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存所必需的全功能SMN蛋白。

       SMN蛋白包含294個(gè)氨基酸，分子量為38kD。廣泛分布于全身組織中，表達(dá)水平各異，其中腦、脊髓和肌肉中的表達(dá)水平。SMN基因缺失或突變時(shí)，其表達(dá)產(chǎn)物SMN蛋白數(shù)目、結(jié)構(gòu)、功能均異常。SMN蛋白數(shù)量低于運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元所需含量時(shí)，將發(fā)生運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性。

       圖1 基因SMN1和SMN2功能示意圖

       3、臨床診斷

       SMA的主要臨床表現(xiàn)是進(jìn)行性、對稱性肢體近端和軀干肌肉無力、萎縮。對于疑似SMA患者，需要采取一些檢測手段，包括肌酸激酶含量測定(creatinekinase quantification)、電生理學(xué)分析(electrophysiologic alanalyses)、影像學(xué)研究(MRI)、以及特殊的基因和代謝產(chǎn)物檢測(specific genetic and metabolic assessment)。

       在SMA患者中最常見的突變是SMN1基因的純合缺失，大部分?jǐn)y帶者可檢測到SMN1基因中一個(gè)等位基因的缺失，對SMN1基因外顯子７、８進(jìn)行檢測，是SMA基因診斷和產(chǎn)前診斷的首選方法。

       SMA是常見遺傳性疾病之一，攜帶者頻率約為1/50，進(jìn)行攜帶者基因篩查和必要的產(chǎn)前診斷是公認(rèn)的預(yù)防措施。曾經(jīng)生育過SAM患兒的夫婦，SMA患兒的再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)為25%，在以后的每次妊娠期間均需進(jìn)行產(chǎn)前診斷。

       4、SMA治療

       SMA患者缺乏SMN蛋白，因此，最終的治療目的就是增加SMN蛋白的含量?；谶@個(gè)目標(biāo)，可以采用的策略是：替換或者修正變異的SMN1基因；矯正基因拼接過程中的負(fù)/正調(diào)節(jié)來促進(jìn)SMN2基因中外顯子7的轉(zhuǎn)錄；增加SMN2基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子的活性；保護(hù)SMN蛋白和SMNΔ7蛋白，并提高其穩(wěn)定性。

       目前在研的主要治療方式包括：基因治療(Genetherapy)、反義寡核苷酸藥物(Antisense oligonucleotides，ASOs)、小分子藥物(Small molecules)和一些輔助性治療方式(干細(xì)胞、肌肉增強(qiáng)治療、神經(jīng)保護(hù)治療)。如圖2所示。

       圖2 目前SMA的治療策略

       基因治療

       目前唯一一個(gè)進(jìn)入臨床階段的基因治療項(xiàng)目是AveXis,Inc.的AVXS-101。AVXS-101已經(jīng)獲得了治療SMA的孤兒藥資格認(rèn)定，同時(shí)獲得了治療SMA-I的突破療法認(rèn)定和快速審評(píng)通道認(rèn)定。

       該療法以血清型為9的腺相關(guān)病毒(adeno-associatedsero type 9 virus，AAV9)為載體，將人類SMN基因?qū)氲竭\(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞。因?yàn)锳AV9能夠透過血腦屏障，AVXS-101可采取鞘膜內(nèi)注射給藥或靜脈注射給藥。導(dǎo)入的人全功能SMN基因，是一個(gè)互補(bǔ)的（self-complementary，sc）雙鏈分子，這就跳過了一般單鏈遺傳物質(zhì)病毒，需要經(jīng)宿主細(xì)胞調(diào)控合成雙鏈這一限速步驟，直接編碼SMN蛋白，迅速起效。此外，AVXS-101還引入精心設(shè)計(jì)的混合巨細(xì)胞病毒的控制增強(qiáng)器/chicken-β-actin啟動(dòng)子，以保證SMN基因持續(xù)穩(wěn)定地編碼SMN蛋白。

       為了考察AVXS-101的安全性和耐受性，由9名SMA患者(0-9個(gè)月)參加的I期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行，目前尚未披露相關(guān)結(jié)果信息。

       該項(xiàng)目的一個(gè)潛在隱憂是，雖然通過鞘內(nèi)注射可以降低病毒載體使用量，但將SMN基因?qū)肷窠?jīng)系統(tǒng)仍需要大量的病毒載體。

       反義寡核苷酸藥物

       利用小分子RNA對異常mRNA進(jìn)行間接重排，這是包括SMA在內(nèi)的常見遺傳性疾病的擴(kuò)展研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。調(diào)節(jié)SMN2的mRNA可恢復(fù)適當(dāng)?shù)腟MN蛋白的表達(dá)，從而達(dá)到改善SMA患者癥狀的目的。

       本領(lǐng)域的研究主要圍繞反義寡核苷酸(ASOs)展開。SMN2上存在特定序列，該序列調(diào)控SMN2編碼缺失7號(hào)外顯子的mRNA。ASOs直接與該特定序列結(jié)合，抑制其調(diào)控作用，促使SMN2編碼全功能SMN蛋白。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，根據(jù)SMN2基因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用ASOs拼接結(jié)合成雙功能RNA基團(tuán)，在小鼠模型側(cè)腦室內(nèi)注射這些雙功能RNA基團(tuán)，可使鼠腦內(nèi)SMN蛋白含量增加。

       一些臨床前的試驗(yàn)表明，2'-O-甲氧乙基（2'-O-methoxyethyl，MOE）和嗎啉基ASOs可以與SMN2基因自身的的拼接沉默序列N1(ISS-N1)緊密結(jié)合。試驗(yàn)表明，這兩種ASOs都能減輕SMA模型小鼠的相關(guān)癥狀。

       值得一提的是，Isis Pharmaceuticals (Carlsbad,CA,USA) 公司將MOE-ASO候選藥物ISIS-SMNRx推向臨床，I、II期試驗(yàn)證實(shí)其具有良好的安全性和潛在功效。兩個(gè)III期臨床試驗(yàn)ENDEAR和CHERISH也都取得了滿意的結(jié)果。

       2016年12月該藥獲FDA批準(zhǔn)上市，商品名Nusinersen，成為第一個(gè)上市的治療SMA的特效藥物。Nusinersen采取鞘內(nèi)注射給藥，每四個(gè)月一次，每次劑量為12mg(5mL)。藥物的主要副作用是：血小板減少，凝血異常以及腎 臟**。Nusinersen分子式為C234H323N61O128P17S17Na17，分子量為7501.0。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

       ASOs治療策略的優(yōu)點(diǎn)是，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單清晰、良好的安全性、明顯的治療效果、作用專一以及副作用較小。同時(shí)，ASOs與SMN2基因作用可逆，不引入外來基因。ASOs目前面臨的問題是，需要重復(fù)劑量給藥，藥物在神經(jīng)系統(tǒng)的生物分布及其效能不均衡。

       圖3 Nusinersen分子結(jié)構(gòu)

       小分子藥物

       過去數(shù)年，一系列能增加SMN蛋白的小分子化合物被高通量篩選的方法鑒定出來，這些分子能夠增加SMA模型小鼠神經(jīng)元細(xì)胞的活性和壽命。目前在研的小分子如表2所示。小分子藥物的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，口服給藥方便。缺點(diǎn)是專一性不強(qiáng)，副作用嚴(yán)重。

       表2 小分子候選藥物匯總