脊髓性肌萎缩症治疗研究进展

Abstract

Spinal muscular atrophy (SMA) is an autosomal recessive neuromuscular disease characterized by progressive muscular weakness and atrophy. SMA, as an inherited disease, is the leading cause of death in infants and young children. Rapid progress has been made in the research field of SMA in recent years, and some related treatment drugs have been successfully approved for marketing. This article reviews the recent research advances in the treatment of SMA.

脊髓性肌萎缩症（spinal muscular atrophy，SMA）是一种常染色体隐性遗传的神经肌肉疾病，主要特征为脊髓前角运动神经元退化引起的进行性肌无力和肌肉萎缩^［1］。该病是婴幼儿期的头号致死性遗传病，估计每10 000名活产婴儿中就有1例；普通人群携带率为1/50左右，国内人群的携带率约为1/42^［2］。SMA是因位于5q11.2-q13.3的运动神经元存活基因1（survival motor neuron 1，SMN1）突变引起，其中最常见的是SMN1基因第7外显子纯合缺失^［3-4］。运动神经元存活基因2（survival motor neuron 2，SMN2）可以编码与SMN1基因相同的蛋白质，由于第7外显子剪接差异，SMN2基因仅表达10%全长SMN蛋白，因此SMN2基因的拷贝数有助于评估SMA的病情或预后^［3-4］。根据起病年龄、运动里程碑，SMA分为5型：0型，出生前或出生时发病，无运动里程碑，仅存活数月；1型，发病年龄<6个月，不能独坐，生存年龄一般≤2岁；2型，6~18个月内起病，可独坐但不能独立行走，大部分可生存至成年；3型，发病年龄为18个月至10岁，可独立行走，出生1年内运动发育正常，后期逐渐丧失独走能力，寿命不缩短或轻度下降；4型，成人期发病，早期运动发育正常，病情进展缓慢，寿命一般不受影响^［5］。现阶段，基因检测是诊断SMA最有效、最可靠的方法。基因检测除了用于临床诊断，还应加大用于携带者检测、新生儿筛查及产前诊断的比例，以获得更早更好的防治。近年来，SMA治疗的研究领域取得了较大的进展，但SMA存在确诊时间长、误诊、漏诊及药物价格高昂、可及性低等问题。为了解目前SMA研究现状，本文就SMA治疗研究进展作一综述，期待未来研究能使SMA患者获益。

1. SMN基因治疗

1.1. 索伐瑞韦

索伐瑞韦（zolgensma，通用名onasemnogene abeparvovec-xioi）是一种利用非复制型腺相关病毒9型（scAAV9）作为载体，将正确的SMN1基因引入神经元细胞以产生全长SMN蛋白的治疗药物^［6］。2019年美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准索伐瑞韦上市，用于治疗≤2岁SMA患者^［7］。Ⅰ期试验START（临床试验编号：NCT02122952）最终数据显示，索伐瑞韦治疗显著改善了SMA1型婴儿的生存期和运动里程碑^［8］。针对≤6个月SMA1型患者的Ⅲ期临床试验分别在美国、欧洲和亚洲进行。美国STR1VE-US试验（临床试验编号：NCT03306277）和欧洲STR1VE-EU试验（临床试验编号：NCT03461289）分析表明，多数患者的神经肌肉障碍婴儿测试量表评分提高且无需永久性通气，部分患者还实现了独立静坐30 s以上^［9-10］。STR1E-EU试验还纳入了一些病情严重的SMA患者，结果表明SMA1型有症状的患者可获得相同且显著的疗效^［10］。这一研究结果为索伐瑞韦提供了大量临床证据证实了在病情更严重的患者中索伐瑞韦治疗也非常有效，且有一致的安全性。Ⅲ期SPR1NT（临床试验编号：NCT03505099）试验评估索伐瑞韦在≤6周症状前SMA患者中的安全性和有效性^［11］。中期数据显示，症状前SMA患者获得了重大运动里程碑式进展，进而突出了对SMA患者进行早期干预治疗以阻止疾病进展的重要性^［11］。索伐瑞韦因透过血脑屏障，为单次静脉注射给药，一次剂量1.1×10¹⁴ μg/kg；给药前，患者需肝功能评估。给药后也应进行至少3个月的肝功能评估、血小板计数和肌钙蛋白-Ⅰ监测^［12］。建议从给药前一天起，每天使用全身性皮质类固醇激素，总共30 d^［13］。索伐瑞韦也存在局限性，肝功能异常和呕吐（发生率≥5%）是治疗中最常见的不良事件。该药可引起严重的急性肝损害，肝功能不全患者可能有较高的严重肝损害风险^［14］。

1.2. 诺西那生

诺西那生（spinraza，通用名nusinersen）是一种反义寡核苷酸药物（antisense oligonucleotides，ASO），其作用机制为促进SMN2基因转录为含7号外显子转录本的全长mRNA，从而上调全长SMN蛋白的表达水平^［15］。2016年FDA批准诺西那生用于治疗儿童及成人SMA，是首个治疗SMA的药物^［16］。2019年中国国家药品监督管理局批准诺西那生上市，成为国内首个治疗SMA的药物^［17］。两项Ⅲ期随机双盲试验（CHERISH，临床试验编号：NCT02292537；ENDEAR，临床试验编号：NCT02193074）证实了诺西那生的有效性，死亡或永久性通气的风险降低，具有良好的安全性^［18-19］。但ENDEAR试验强调病程较长的患者疗效不佳。Ⅱ期试验NURTURE（临床试验编号：NCT02386553）数据证实了≤6周症状前SMA患者受益于症状前的治疗^［20］。Ⅲ期SHINE试验（临床试验编号：NCT02594124）旨在评估诺西那生治疗的长期效果^［21］。近期综合数据发现，晚发型SMA患者运动功能的改善或稳定持续了近6年，与自然病史组的预期下降形成显著的对比^［21］。在研究期间没有患者因不良反应停止治疗，在近6年的随访期间也没有发现新的安全问题。诺西那生因不能透过血脑屏障，需要重复鞘内给药，注射剂量为每次12 mg（5 mL）；前3次给药每次间隔14 d，第3次给药30 d后再进行第4次给药；以后需每4个月给药1次维持治疗，治疗期通常在5年以上^［22］。给药前患者需进行血小板计数、凝血酶原时间、活化部分凝血活酶时间和尿蛋白定量监测^［22］。诺西那生常见的不良事件包括呼吸道感染和便秘。部分患者可出现血小板减少症和凝血异常，也会面临肾毒性危险^［22］。

1.3. 小分子药物

利司扑兰（risdiplam，RG7916）是一种口服的小分子药物，属于SMN2剪接修饰剂，可上调全长SMN表达水平^［23］。于2020年8月成为FDA批准的第3种治疗SMA的药物^［24］。2021年中国批准其上市用于治疗≥2月的SMA患者^［25］。一项针对SMA 1型1~7个月SMA患者的FIREFISH试验（临床试验编号：NCT02913482）证实了利司扑兰对婴儿期SMA患者的疗效，患者运动功能得到显著改善^［26-27］。SUNFISH试验（临床试验编号：NCT02908685）纳入2~25岁晚发型SMA患者，结果显示患者运动功能显著改善，年轻患者尤为明显^［28］。JEWELFISH试验（临床试验编号：NCT03032172）目前正在评估6个月至60岁的SMA患者服用利司扑兰的安全性和耐受性，参与研究的患者均接受过诺西那生或索伐瑞韦治疗^［29］。RAINBOWFISH试验（临床试验编号：NCT03779334）正在研究利司扑兰治疗≤6周SMA患者的安全性和有效性^［30］。利司扑兰每天饭后口服1次，剂量由年龄和体重决定：2个月至2岁以下，推荐剂量为0.2 mg/kg；2岁及以上体重不超过20 kg，推荐剂量为0.25 mg/kg，2岁及以上体重超过20 kg，推荐剂量为5 mg/kg^［31］。利司扑兰最常见不良反应为发烧、腹泻和皮疹，婴儿患者中其他常见不良反应还包括上呼吸道感染、肺炎和呕吐^［31］。

RG7800小分子（RO6885247）是一种口服的选择性SMN2剪接修饰剂，通过调节SMN2的选择性剪接以提高功能性SMN蛋白水平。因在Ⅰ期试验研究过程中发现了视网膜毒性，该治疗试验停止^［32］。Branaplam小分子药物由于在动物研究中被发现具有血管、肾脏、脊髓和周围神经毒性，Ⅰ/Ⅱ期临床试验也被终止^［33］。塞来昔布是环氧化酶-2抑制剂，曾被证明能增加SMA细胞和动物模型中的SMN蛋白。目前正进行塞来昔布治疗SMA2、3型患者的Ⅱ期临床试验^［34］。

2. 其他潜在治疗方法

2.1. SMN修饰基因

神经元凋亡抑制蛋白（neuroonal apoptosis inhibitory protein，NAIP）是负向调控运动神经元凋亡，已被证实与SMA有关。在一项关于SMN2和NAIP的拷贝数与SMA患者病程关系的研究中，发现SMN2和NAIP拷贝数较少的患者死亡风险较高，生存率较低^［35］。NAIP拷贝数同样与SMA疾病严重程度呈负相关^［35］。因此，NAIP缺失分析有助于预测SMA患者的预后。

锌指蛋白1（zinc finger protein 1，ZPR1）基因在转录和翻译水平上调控基因表达，是SMN修饰基因之一。在SMA小鼠模型中下调ZPR1发现，运动神经元丢失增加，疾病严重程度增加，并且小鼠寿命缩短^［36］。此外，ZPR1过表达可以改善SMA小鼠神经元的轴突缺陷增加，也可上调SMA患者的SMN蛋白表达水平^［36］。这些数据表明，SMA疾病的严重程度与ZPR1水平呈负相关。

网质3（plastin 3，PLS3）蛋白是一种钙依赖的肌动蛋白结合蛋白，正向调控内吞作用。研究发现SMA患者神经细胞中PLS3表达明显升高。进而发现PLS3过表达可改善SMA小鼠、斑马鱼和组织培养模型的缺陷^［37］。此外，PLS3有两种相互作用蛋白：冠蛋白1C，过度表达可以改善SMA斑马鱼模型的轴突损伤；钙调磷酸酶B同源蛋白1，其下调可以恢复内吞作用、延长SMA小鼠寿命^［38］。

神经钙蛋白δ（neurocalcin delta，NCALD）属于神经钙敏感蛋白家族，可负向调控内吞作用。NCALD下调对SMA表型的保护作用已在SMA动物模型中得到证实结论。最近，SMN-ASO皮下注射和NCALD-ASO脑室内注射的联合治疗，被证明可以改善SMA小鼠的运动功能障碍^［39］。

2.2. 反义寡核苷酸

吗啉反义寡核苷酸（phosphorodiamidaten mrpholino oligomers，PMO）是第3代反义寡核苷酸，主要阻断mRNA剪接抑制基因表达。一项研究表明，侧脑室给药PMO可促进外显子7的包含，可以挽救严重SMA小鼠模型的表型^［40］。另外，PMO体内的稳定性较好，在肌肉中存留的时间较长。PMO治疗SMA的研究试验正在进行中。

2.3. 神经保护药物

奥索来肟（olesoxime，TRO19622）是一种胆固醇类化合物，通过作用于线粒体，减少肌肉组织的去神经支配，从而减少肌肉萎缩的发生。但是初始Ⅱ期试验未达到运动功能改善的效果，后续Ⅱ期试验结果显示治疗18个月后患者运动功能下降，因此药物研究试验停止^［41］。

丙戊酸（valproic acid，VPA）是一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂，是临床上常用的一线抗癫痫药。研究表明，VPA在体外可直接提高SMA患者全长SMN表达水平^［42］。虽然已有多项临床试验研究VPA在SMA患者中的安全性和有效性，但由于患者选择、终点制定等问题，还缺乏明确的证据。目前VPA正在进行Ⅱ期临床试验。

胰岛素样生长因子-1（insulin like growth factor-1，IGF-1）是一种多肽类神经营养因子。Biondi等^［43］进行了IGF-1对SMA运动神经元的影响研究，发现减少IGF-1受体表达可以显著改善SMA小鼠的生存期、保护运动神经元及增加SMN蛋白。但在不同的SMA小鼠模型中IGF-1治疗在生存方面的结果不理想^［43］。相关学者认为需要对IGF-1受体的表达调节及相关信号通路进一步研究。

2.4. 肌肉激活药物

瑞地生替（reldesemtiv，CK-2127107）是一种骨骼肌肌钙蛋白激活药物，可以增强骨骼肌的收缩力。针对SMA 2~4型患者的Ⅱ期试验未发现安全性或耐受性问题，目前Ⅲ期试验正在计划中^［44］。

Apitegromab（SRK-015）是一种正在研究的全人源单克隆抗体，可抑制肌生长抑制素的激活。目前正在对SMA 2、3型患者进行Apitegromab治疗研究试验^［45］。

吡啶斯的明属于抗胆碱酯酶药物，主要治疗重症肌无力。理论上可以用来改善SMA的肌无力。目前正在SMA 2~4型患者中进行临床治疗试验^［46］。

2.5. 干细胞治疗

该治疗是用干细胞和干细胞衍生细胞来替换这些已变性的运动神经元。Corti等^［47］进行了在SMA小鼠模型中注射胚胎干细胞衍生的神经前体细胞和初级神经干细胞等研究，研究结果显示这些细胞可以改善SMA小鼠的运动功能和存活率。目前有一项研究人类羊水干细胞对SMA的治疗潜力的试验正在进行，这种产前干细胞移植治疗可能会减少SMA在妊娠早期对胎儿产生的危害^［48］。

3. SMA多学科管理与药物联合治疗

随着病程的进展，SMA患者还会发生呼吸系统、骨骼系统、消化系统等多系统损害及并发症。目前，已有2版国际SMA管理指南，我国也制定了SMA多学科管理专家共识和临床实践指南，以提高对该疾病的诊疗及管理水平。多学科协作是SMA患者管理的核心，指南建议由熟知SMA的神经内科医生或儿童神经内科医生负责协调各专业领域，以了解疾病过程和潜在问题，并能够提供SMA预期的干预措施和管理^［49］。多学科管理应尽早开展，根据患者年龄、SMA类型、家庭情况及当地医疗状况等方面进行个性化调整，进而减轻疾病影响，改善患者生存质量^［50］。另外，SMA患者及家长的社会心理健康状况也需要监测和管理，建议在每次多学科会诊加入心理健康筛查这一项目。

不同的药物联合治疗可能使SMA治疗的好处最大化。上文有提到SMN-ASO和NCALD-ASO的联合治疗。一项关于利司扑兰和索伐瑞韦联合治疗SMA1型患者的报告中，患者病情都得到改善，联合治疗的耐受性良好。但需要进一步的大型试验来确定联合治疗是否比单一治疗更有效，以及联合治疗是否会发生罕见的不良事件^［51］。诺西那生和索伐瑞韦的联合治疗中，先接受诺西那生的患者有出现肝功能异常，而先接受索伐瑞韦的患者未发现不良反应；所有患者病情改善，可耐受联合治疗，仍需进一步验证诺西那生和索伐瑞韦联合治疗的有效性和安全性^［52］。VPA和PMO联合治疗被证实比单独治疗更有利于促进SMN2转录本中外显子7的包含，这项研究为SMA潜在治疗提供了一种新的联合治疗方法^［53］。

4. 总结与期望

近年来，SMA的治疗研究取得了多项进展。这些治疗都强调了早诊断、早治疗的重要性。在未来几年里，加大加快携带者检测、产前诊断和新生儿筛查，SMA的发病率、临床表现和预后可能会得到明显改变。虽然基因治疗显著改变了SMA的自然病史，但还是面临很多挑战。目前批准的药物售价高昂，长期用药的费用如果没有医保支持，普通家庭难以承担。另外，国内没有能够生产相关药物的公司，必须依靠进口，因此药物成本和药物上市都面临巨大的挑战。更重要的是，基因治疗对部分病程较长、病情严重的患者疗效不佳。因此，需要进一步探索药物联合治疗来提高治疗效果，并且基因治疗的长期疗效和安全性也需要进一步监测。