2021神经系统变性疾病治疗进展：基因治疗(全文)

1、2021神经系统变性疾病治疗进展：基因治疗（全文）导读目前大多数用于神经系统变性疾病的药物是对症治疗，未能从根本上解决疾病进展的问题， 而针对基因的治疗则为实现这一目标带来希望。在此，本文将对一些神经退行性疾病的基因疗法进行简要的总结。脊髓性肌萎缩症（SMA）SMA是一种以进行性肌无力或肌萎缩为主要表现的神经退行性疾病，也是导致婴儿死亡的常见遗传性疾病之一。其发病机制主要是由于运动神经元存活基因1（ SMN1 ）缺失或突变，导致 SMN蛋白表达水平降低或功能丧失1，从而影响患者运动功能。在人体中，除 SMN1基因可表达 SMN蛋白外，与其高度同源的SMN2基因也可表达 SMN蛋白，但由于SMN

2、2 基因中的单个核苷酸取代改变了剪接，并在约 90%的转录物中排除外显子 7,从而导 致只能产生低水平的全长 mRNA，无法产生足够的 SMN蛋白2。因此，重新导入外源 SMN1基因和调控内源 SMN2基因表达，是提高SMN蛋白主要的治疗方向 2o近年来，SMA的基因治疗发展迅速。目前，FDA已批准三种疾病修饰基因疗法用于 SMA治疗。Nusinersen需要腰椎穿刺鞘内给药;Zolgensma 是一种基于腺相关病毒载体的基因疗法。 利司扑兰口服 溶液用散 是口服小分子药物， 通过特异性地对 SMN2 基因进行剪接 修饰，增加功能性 SMN 蛋白水平。 利司扑兰 能够穿透血脑屏障， 均匀分布于

3、中枢和外周，提高中枢和外周 SMN 蛋白水平。随着利 司扑兰的获批上市，从不同剂型、不同价格、不同给药方式上，为 SMA 患者治疗带来了新的选择，新的希望。值得一提的是，利司扑兰作为小分子 SMN2 基因剪切修饰剂，其 可 有效穿透血脑屏障，能同时提高中枢和外周的 SMN 蛋白水平，可 持续稳定改善 SMA 患者运动功能，提高患者生存率 。从临床试验 来看， 利司扑兰 正在进行的四项国际多中心研究覆盖了广泛异质性 的 SMA 患者，其中 FIREFISH 研究纳入 17 个月龄的 SMA-1 型 患者， SUNFISH 研究纳入 225 岁的 SMA-2 或 SMA-3 型患者， 两项研究结果

4、均达到了主要终点3，表明 利司扑兰 对不同年龄段和不同分型的患者均有获益，同时并未发现患者因药物相关的安全性事 件而退出研究，也说明 利司扑兰 具有良好的安全性。除以上三种基因疗法外， 利用 DNA 编辑工具（如 CRISPRs ）对 SMN2 基因进行永久性改变以增加 SMN 蛋白表达的策略正在探索中。近 期，一项研究在诱导多能干细胞（iPSC ）中使用了 CRISPR- Cpf1 ，通过同源依赖修复（ HDR ）将 SMN2 基因转化为 SMN1 样基因 4 。从此结果来看， 基于 DNA 编辑工具的策略可用于调节 SMN2 基因， 从而治疗 SMA 。肌萎缩侧索硬化症（ ALS ）ALS

5、 也是一种运动神经元损伤的神经退行性疾病，患者通常在发病35 年后因呼吸衰竭而死亡。目前对 ALS 的发病机制尚不清楚，但 已发现一些基因突变与发病相关， 包括 SOD1, C9orf72 ，TDP43 和 FUS2 。其中，针对 SOD1 和 C9orf72 研究较广泛，已有一些研究表 明对其进行基因治疗的可行性。 利鲁唑 是临床常用的 ALS 治疗药物， 在我国应用已超过十年，近几年又发现 依达拉奉 治疗 ALS 具有一定 效果。这两种药物都不能阻止疾病进展，只能通过延缓疾病进展来 延长患者的寿命。另外， ALS 的肌无力肌萎缩症状很大程度上影响 着患者生活，因此改善症状的支持疗法对 AL

6、S 也很重要。比如患者 由于腿部肌肉萎缩行走困难，就可以借助支具或者康复手段来改善 其行走能力。大多数 SOD1 突变会改变蛋白质构象，从而增加神经毒性。在携带 突变的人类 SOD1 的转基因大鼠模型中，将 ASO-SOD1 注射到脑 脊液（CSF ）中可降低S0D1水平并延长生存时间5。在1/2期临床试验中，对具有 SOD1 突变的家族性 ALS（ fALS ）患者进行鞘内注射 ASO-SOD1 降低了 CSF SOD1 蛋白水平 6，目前 3 期临床试验已启动。 另外， AAV9-SOD1 shRNA 以及 CRISPR 破坏 SOD1 表达也都显示出延缓转基因小鼠疾病进展和延长生存时间的

7、作用7,8 。最后，C9orf72 内含子 1 中的 G4C2 六核苷酸重复扩增 （ HRE ）是引起 ALS 的常见原因。 目前，研究表明，在 C9orf72 基因中表达 450 个 G4C2 重 复序列的转基因小鼠模型中，侧脑室内注射 ASO-C9orf72 减少了 C9orf72 mRNA 病灶并改善了认知功能9，其鞘内注射的 1 期临床试验正在进行中。帕金森病（ PD ）虽然 PD 是一种多系统疾病，但僵硬、震颤和运动功能减退的典型 症状主要是由于黑质致密部（ SN ）中多巴胺能神经元的丧失，导致 黑质纹状体投射区的抑制性和兴奋性通路失衡 2。目前， 已发现一些 基因与 PD 发病有关

8、， 并且长期以来都认为SN 的病理学特性适合采用基因疗法。关于 PD 基因疗法的研究方向，主要集中在以下三个 方面 2 ：? 调节神经元信号以恢复神经递质失衡 。例如 AAV2-AADC 和另外 一种基于慢病毒的基因疗法（ ProSavin ）已在初步的临床试验中表现出良好的耐受性，并对患者运动功能有轻度改善10,11?表达神经营养和再生因子以提高神经元存活率。神经胶质细胞系衍生的神经营养因子（ GDNF ）和神经铁蛋白（ NRTN ）有利于支持 多巴胺能中脑神经元的存活，但目前AAV-GDNF 和AAV2 -NRTN的试验结果暂未发现其对运动功能的改善 12,13 o?靶向疾病相关基因。目前

9、发现，编码a突触核蛋白基因（SNCA ）、GBA1基因突变导致葡糖脑苷脂酶（ GCase ）水平降低、LRRK2基 因突变导致其蛋白表达增加都与 PD 发病相关 ， 一些基于 ASOs、 CRISPR、 AAV 的基因疗法通过调控蛋白表达，已在基础试验或初 步临床试验中显示出治疗的可行性。? 减缓或阻止 PD 进展的干预措施的发展仍然是患者和研究人员的首要任务。到目前为止，没有一种被调查的治疗方法转化为临床证实的疾病修饰治疗。2021年发表在La ncet Neurol期刊上的这篇 综述中探讨了可能的原因 14，在过去 5-10 年，研究人员一直在非代 表性的临床前模型的基础上选择治疗候选者，

10、没有适当考虑PD 亚组的异质性和最合适的目标参与确认机制来阐明最佳剂量的试验。具体而言，研究人员重点关注 :（ 1 ）过去 5 年报道阴性结果的试验， 以检验其阴性结果的可能解释; （ 2）使用更新颖和创新试验方法的 例子，以帮助强调疾病改变的概念，并解决在PD 中显示这种变化 的挑战；（3）仍在进行中的试验，等待最终结果。阿尔茨海默病（ AD ）AD 是一种进行性神经退行性疾病，其特征是记忆、认知、语言和行为障碍，现在公认的发病机制主要与B-淀粉样蛋白（A B）的生成清除失衡、微管相关蛋白（ Tau ）过度磷酸化等相关。因此，关于 AD 的基因疗法的研究方向，主要是靶向与A B和Tau生成相

11、关的基因，包括A B前体蛋白（APP ）基因、编码 Tau的MAPT基因和载脂蛋 白 E 基因（ APOE ） 2 ：?降低A B水平。APP基因在散发性和家族性AD中都有重要作用，而沉默或调节 APP 是一个有潜力的基因治疗方向。目前，已有一些 基础研究表明，基于 CRISPR-Cas9 和 ASO 等基因编辑工具可有效 降低A B的生成和分泌。? 降低 Tau 聚集和磷酸化 。对于 MAPT 基因，已有研究表明 ASO 可降低动物模型中的 MAPT mRNA和 Tau 蛋白水平，并减弱 Tau磷酸化和聚集， 防止神经元死亡， 延长表达人类突变体 （P301S） Tau 转基因小鼠的存活，降

12、低 NHP 的中枢神经系统（ CNS ） Tau 水平， 其相关的人体临床试验（ NCT03186989 ）也正在进行? 提高 APOE2 表达 。在人体中， APOE4 是散发型 AD 的单一最大 危险因素，而 APOE2 具有保护作用。因此，提高大脑中具有保护作 用的 APOE2 水平是一种基因治疗策略。 目前基础研究表明， 通过病 毒载体表达 APOE2可减弱以淀粉样蛋白为基础的小鼠模型的A B病理变化， AAV 导入 APOE2 在 NHP 中安全有效，其 I 期临床试验也 即将开展。? 阿尔茨海默病（ AD ）新药开药开发风起云涌。 6 月 7 日， FDA 基于生物标志物替代终点加速批准A （3