原来小草从来不孤单，风把它吹向朋友怀抱，从春到夏，从秋到冬，不曾被命运击倒。你可曾聆听心跳，属于你生命的讯号，它总是和时间赛跑，每一个朝朝暮暮，你看阴霾正在被赶跑，阳光穿透云层来照耀，无数人勇敢微笑，坚信明天会更好。
—— 选自歌曲 《草》
这首《草》是由央视Boys（康辉、撒贝宁、朱广权、小尼）、陈果毅等演唱的歌曲，在去年央视一档电视节目中，感动了无数人。
陈果毅，这位被称为轮椅男孩的中国童星，2010年出生于中国广州，擅长配音、唱歌、围棋，在16个月大时被确诊得了“脊髓性肌萎缩症”（SMA）;自2018年参加《音乐大师课》节目海选，在全国6000多名孩子中脱颖而出，最终夺得广东赛区第一，全国赛区第十二名。2019年正式成为广东电视台《最美童声》的签约歌手。他的励志人生为中国数万名SMA患者和2000多万名罕见病患者及他们的家庭带来对生活的爱与勇气。本篇文章中，我们走进这一罕见病：脊髓性肌萎缩症。
图1 SMA的时间轴
自Werdnig 和 Hofmann在1891年和1893年首次报道脊髓肌萎缩症患者以来，SMA这种罕见病的现状已经发生了相当大的变化。
最早时严重的婴幼儿患病也称为Werdnig-Hofmann病。20世纪50年代，Wolfhart, Fez和Eliasson描述了一种较温和的SMA形式：轻度SMA患者可保持站立和行走能力，生存期延长。SMA的主要病理定义为前角变性和严重肌肉萎缩。此外，强调了对称的、以近端为主的虚弱的关键临床特征，主要影响轴、肋间和球部肌肉组织。
机制研究表明，这种疾病是由体内的突变引起的，正常的SMN1基因编码运动神经元生存蛋白（SMN蛋白），这是神经和运动功能所必需的。突变的SMN1基因使体内不能产生正常的SMN蛋白，导致骨骼肌萎缩，进一步影响SMA患者的运动、吞咽和呼吸能力。相关基因SMN2也编码SMN蛋白，但一个同义点突变导致pre-mRNA剪切，跳过第7外显子的概率约为90%，导致生成的转录产物易降解，大部分为不稳定的“截短蛋白”。（见图2）
图2 人体SMN2和SMN1基因示意图
SMN2拷贝数与SMA的严重程度常呈负相关，能够在一定程度上预测SMA的表型，大部分SMA 1型有1或 2个拷贝，2型通常有3个拷贝，3型常有3或4个拷贝，0拷贝出现在0型。
临床上将SMA分为4种类型。
① Ⅰ型，最常见的类型，小于6个月时发病，表现为不能独坐，且由于严重肌张力减退及对称性肌无力导致无法支撑自己头部，通常于2岁内死于吸入性肺炎，为严重型。近年来，随着呼吸系统疾病管理体系及支持疗法的完善，Ⅰ型患者的平均存活时间有了显著提升，但尚无从本质上改善患者的肌力。
② Ⅱ型，6～18个月时发病，表现为能独坐，但不能独立行走，伴有关节挛缩和脊柱后突，随着病情进展需要呼吸机维持呼吸，常可存活至4岁以后。
③ Ⅲ型，＞18个月时发病，能独坐和独立行走，生存基本不受影响，可选择轮椅或者行走，伴有脊柱侧突和骨质疏松，为轻型,常可存活至成人期。
④ Ⅳ型，＞30岁发病，能独坐和独立行走，无消化系统和呼吸系统症状，为成人型。除此之外还有一种不常见的类型，发生在宫内，表现为胎动减少，如不采取治疗措施，常于1岁内死亡，为最严重的一种类型，称为SMA 0型。
图3 脊髓性肌萎缩症（SMA）的分类
对于SMA的治疗手段，已经有很多综述报道过，笔者根据2020年的Journal of Neuromuscular Diseases 7 (2020) 1–13等几篇综述来简单的介绍一下。
虽然SMA是一种单基因神经肌肉疾病，但其表型非常复杂，通常被认为是一种全身性疾病，因此，照顾SMA患者需要呼吸、营养和胃肠病学、骨科和社会心理问题的跨学科管理。一般的治疗可参考2007年的关于SMA护理标准的第一份共识声明中。然而，护理标准的执行是高度可变的，并受到文化观点、社会经济因素和区域资源可用性的影响。
在过去的几十年里，一些化合物已经在随机对照试验中进行了研究，包括高乙酰化剂，如丙戊酸或苯丁酸，合成代谢剂，如沙丁胺醇，增加肌肉力量和功能的方法、促甲状腺激素释放激素或生长激素和神经保护剂如加巴喷丁、利鲁唑和奥列索肟。尽管主要终点的结果是负面的，但这些研究验证了结果，并获得了有关试验设计和患者招募可行性的关键信息。实际的治疗可以细分为SMN2的剪接修饰、SMN1基因替代疗法或促进肌肉生长的治疗。
图4总结了以下部分讨论的治疗方法，并说明了各自的分子机制的作用;图6显示了相关治疗药物和临床药物的发展现状。
图4 SMA的治疗方法涉及分子作用机制
目前，关于脊髓性肌萎缩症治疗策略的研究热点主要集中于以下几个方面。
（1）作用于SMN2 基因转录剪接过程：通过反义寡核苷酸（ASO）或其他口服小分子药物（RG7916、LMI070）调节SMN2基因转录和剪接过程，促进完整的全长SMN蛋白合成.
（2）SMN1基因替代疗法：由腺相关病毒（AAV）介导的SMN1基因替代疗法，以纠正SMN1基因缺陷。
（3）其他治疗方法：神经保护药物、靶点作用于肌肉的小分子药物、干细胞移植治疗等；
SMN2的剪接修饰：2016年12月Spinraza成为首 个FDA批准用于SMA治疗的药物(曾用名IONIS-SMNRX，商品名Spinraza)，2019年2月在国内上市（即诺西那生钠注射液，国内一针70万，2021年后调整价格至55万/针）。它是一种反义寡核苷酸(ASO)，ASO是人工合成的短链核酸序列，长度为 8 ~ 50 bp，可以选择性地与信使RNA（mRNA）结合，从而影响 RNA 翻译启动或改变外显子剪接。Spinraza是一种经修饰的ASO，可特异性地识别SMN2基因内含子7剪接沉默子N1序列（ISS-N1），通过阻断负性调控位点通路以调节SMN2 pre-mRNA 转录本的剪接，达到增加 SMN2基因外显子7的翻译剪接目的，上调SMN蛋白的表达。体外实验和动物实验均已证实，Spinraza 可上调全长 SMN 蛋白的表达水平。由于反义寡核苷酸不易透过血脑屏障，因此仅能鞘内给药；在美国这种疗法每次注射花费12.5万美元，且必须终生进行鞘内注射；药物治疗开始于2个月的4次负荷剂量，每次需要维持注射4个月。按每次注射125 000美元计算，仅第一年建议的6-7次注射总额为750 000至875 000美元，不包括住院费用。Spinraza被誉为“非常有效”，它的两名发明者获得了300万美元的“突破奖”。
小分子剪接修饰剂Evrysdi( risdiplam)：FDA于2020年8月7日批准基因泰克公司的Evrysdi用于2月龄及以上的儿童治疗脊髓性肌萎缩症。Evrysdi 呈液体状态，通过口服或鼻饲管给药，每日1次，是首 个可在家使用的SMA疗法。FDA 在审批Evrysdi时采用了快速审批通道和优先评审审批程序,并授予其孤儿药地位，该药在美国的定价需参考患者体重，年治疗费用约237万元人民币。2021年06月17日在国内上市，8月罗氏利司扑兰口服溶液用散（艾满欣）获批，适用于2月龄及以上患者的SMA，60mg/瓶的零售价为6.38万元。临床试验数据表明对婴儿型脊髓性肌萎缩症( infantile-onset SMA) 和迟发型脊髓性肌萎缩症( later-onset SMA) 均有效。从图4的分子作用机制中可以看到，小分子和ASO虽然都可以作为剪接修饰剂，但是作用的位点是不一样的，ASO（Spinraza）结合在SMN2外显子7下游的单链pre-mRNA上，小分子作用于上游。关于该小分子剪接修饰剂的发现和改造过程可以参考2018年的一篇JMC（doi: 10.1021/acs.jmedchem.8b00741.）。risdiplam是一种完全符合Lipinski?s rule of 5的小分子药物，具有优良的理化性质；最初筛出的香豆素骨架在Ames试验中呈阳性，且香豆素和异香豆素在血浆蛋白质中都是不稳定的。经过骨架跃迁和大量的SAR研究得到的化合物risdiplam能够入脑，且具有良好的口服生物利用度。（图5）
图5 小分子剪接剂 risdiplam
SMN1基因替代疗法：基因替代疗法是通过病毒载体将外源性基因导入宿主体内，使外源性基因在宿主细胞内表达目的蛋白。腺相关病毒载体是一种小型非致病性病毒，靶向运动神经元和星形胶质细胞，从而有效传染整个中枢神经系统，其中，自身互补腺相关病毒9（scAAV9）可以透过血脑屏障，通过静脉注射或鞘内注射方式导入宿主体内，且不整合至宿主基因组。目前尚无腺相关病毒载体致人类疾病的文献报道，故安全性较高。理论上讲，由 scAAV9 介导的SMN1 基因替代疗法是治疗脊髓性肌萎缩症最合理、最有效的方法之一，其优势在于仅通过单次静脉注射即可获得临床疗效。诺华的Zolgensma就是这样的一种药物，它将拷贝的SMN1基因传递到肌肉细胞，使得能够产生SMN蛋白。SMN1的缺陷基因没有被移除，可能会继续转录，产生未知的下游效应。Zolgensma能够穿过血脑屏障，避免了鞘内注射。在美国Zolgensma是目前市场上价格最高的一次性治疗药物，每针212.5万美元。Zolgensma被誉为“救命药”和“治愈药”，FDA在其开发早期就将其列为突破性疗法。然而，这么昂贵的价格让人忘记了FDA文件中显示的这些好处。
图6 代表性的治疗SMA的药物（RG7916已上市）和临床在研药物
以上是国际上获批的三种SMA的修正治疗药物。此外还可以通过其他途径保护运动神经元和下游肌肉功能，维持患者运动功能。肌肉激活药物和神经保护等药物不依赖SMN蛋白表达水平的提高，可与上述特异性治疗方案联合应用，发挥一定辅助作用。例如肌肉激活药物Reldesemtiv（CK-2127107），目前SMA适应症处于二期临床；神经保护药物Olesoxime（TRO19622）是胆固醇类化合物，目前SMA适应症临床状态显示Discontinued;此外还有一些临床在研的治疗SMA的药物见图6。
期待更多的、价格适中的药物获批，给SMA患者更多的选择。
专栏作家：星星狐
药物化学背景，曾从事靶点调研、专利分析与突破、改良新药方面的工作；现专注于创新药分子设计；热爱医药行业，愿与各位同行互相学习、进步，见证创新药最好的时代。
参考文献：
1，David C. Schorling et al. Advances in Treatment of Spinal Muscular Atrophy-New Phenotypes,New Challenges, New Implications for Care; Journal of Neuromuscular Diseases 7 (2020) 1–13.
2，Jonathan J. Darrow; Monica Sharmaet al.Efficacy and costs of spinal muscular atrophy drugs, Sci. Transl. Med. 12, 9648 (2020).
3，Vamshi K. Rao et al；Gene Therapy for Spinal Muscular Atrophy: An Emerging Treatment Option for a Devastating Disease；J Manag Care Spec Pharm. 2018;24(12-a):S3-S16。
4，Sithara Ramdas et al；New treatments in spinal muscular atrophy: an overview of currently available data; DOI: 10.1080/14656566.2019.1704732。
