脊髓性肌萎縮（SMA）是一種基因突變導致脊髓前角細胞變性引起肌無(wú)力和肌萎縮等臨床癥狀的一組疾病。根據疾病嚴重程度及發(fā)病年齡，1992年在歐洲神經(jīng)肌肉疾病中心召開(kāi)的SAM國際研討會(huì )將其分為4個(gè)類(lèi)型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）。據統計，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是由運動(dòng)神經(jīng)元存活基因（SMN）的變異所致，隨著(zhù)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正在推進(jìn)中。
1、臨床癥狀與分型
SMA主要以進(jìn)行性、對稱(chēng)性肢體近端和軀干肌肉無(wú)力、萎縮為主要表現，患者最終死于呼吸衰竭和嚴重的肺部感染。
根據患者發(fā)病年齡和病情嚴重程度，將SMA分為４型。如表1所示。SMA-I型是最常見(jiàn)的一種亞型，占比約50%，起病急，病情重，患者一般在2歲內去世；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型患者早期的運動(dòng)指標正常，但隨著(zhù)年齡增長(cháng)會(huì )逐漸出現運動(dòng)機能衰退的跡象；IV型患者的癥狀通常始于35歲后，較其它類(lèi)型要少見(jiàn)，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
運動(dòng)神經(jīng)元存活基因（SMN）位于5q11.2–q13.3，負責編碼SMN蛋白，若SMN發(fā)生變異，則SMN蛋白含量和活性降低，脊髓前角細胞無(wú)法耐受而大量凋亡，從而導致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號外顯子。SMN1編碼全長(cháng)的SMN轉錄產(chǎn)物（SMN-fl），而SMN2編碼生成大量跳躍外顯子7的選擇性轉錄產(chǎn)物（SMNΔ7）和少量SMN-fl。SMN-fl含有7號外顯子，SMNΔ7不含7號外顯子。而7號外顯子對于制造穩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(wú)法獨自提供足夠的維持人體運動(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，表達水平各異，其中腦、脊髓和肌肉中的表達水平。SMN基因缺失或突變時(shí)，其表達產(chǎn)物SMN蛋白數目、結構、功能均異常。SMN蛋白數量低于運動(dòng)神經(jīng)元所需含量時(shí)，將發(fā)生運動(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的主要臨床表現是進(jìn)行性、對稱(chēng)性肢體近端和軀干肌肉無(wú)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(jiàn)的突變是SMN1基因的純合缺失，大部分攜帶者可檢測到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(jiàn)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)前診斷是公認的預防措施。曾經(jīng)生育過(guò)SAM患兒的夫婦，SMA患兒的再發(fā)風(fēng)險為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。基于這個(gè)目標，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(guò)程中的負/正調節來(lái)促進(jìn)SMN2基因中外顯子7的轉錄；增加SMN2基因轉錄啟動(dòng)子的活性；保護SMN蛋白和SMNΔ7蛋白，并提高其穩定性。
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(干細胞、肌肉增強治療、神經(jīng)保護治療)。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的孤兒藥資格認定，同時(shí)獲得了治療SMA-I的突破療法認定和快速審評通道認定。
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(lèi)SMN基因導入到運動(dòng)神經(jīng)元細胞。因為AAV9能夠透過(guò)血腦屏障，AVXS-101可采取鞘膜內注射給藥或靜脈注射給藥。導入的人全功能SMN基因，是一個(gè)互補的（self-complementary，sc）雙鏈分子，這就跳過(guò)了一般單鏈遺傳物質(zhì)病毒，需要經(jīng)宿主細胞調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還引入精心設計的混合巨細胞病毒的控制增強器/chicken-β-actin啟動(dòng)子，以保證SMN基因持續穩定地編碼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期臨床試驗正在進(jìn)行，目前尚未披露相關(guān)結果信息。
該項目的一個(gè)潛在隱憂(yōu)是，雖然通過(guò)鞘內注射可以降低病毒載體使用量，但將SMN基因導入神經(jīng)系統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在內的常見(jiàn)遺傳性疾病的擴展研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。調節SMN2的mRNA可恢復適當的SMN蛋白的表達，從而達到改善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(kāi)。SMN2上存在特定序列，該序列調控SMN2編碼缺失7號外顯子的mRNA。ASOs直接與該特定序列結合，抑制其調控作用，促使SMN2編碼全功能SMN蛋白。一項實(shí)驗表明，根據SMN2基因的結構特點(diǎn)，利用ASOs拼接結合成雙功能RNA基團，在小鼠模型側腦室內注射這些雙功能RNA基團，可使鼠腦內SMN蛋白含量增加。
一些臨床前的試驗表明，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)緊密結合。試驗表明，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ENDEAR和CHERISH也都取得了滿(mǎn)意的結果。
2016年12月該藥獲FDA批準上市，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)結構如圖3所示。
ASOs治療策略的優(yōu)點(diǎn)是，產(chǎn)品結構簡(jiǎn)單清晰、良好的安全性、明顯的治療效果、作用專(zhuān)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(lái)基因。ASOs目前面臨的問(wèn)題是，需要重復劑量給藥，藥物在神經(jīng)系統的生物分布及其效能不均衡。
圖3 Nusinersen分子結構
小分子藥物
過(guò)去數年，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(lái)，這些分子能夠增加SMA模型小鼠神經(jīng)元細胞的活性和壽命。目前在研的小分子如表2所示。小分子藥物的優(yōu)勢是結構簡(jiǎn)單，口服給藥方便。缺點(diǎn)是專(zhuān)一性不強，副作用嚴重。
表2 小分子候選藥物匯總
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