Nature Medicine：反义寡核苷酸药物治疗渐冻症临床试验
2021-12-24 王聪 “生物世界”公众号
渐冻症，又称肌萎缩侧索硬化，是世界卫生组织（WHO）认定的五大绝症之一，是一种累及上/下运动神经元及其支配的躯干、四肢和头面部肌肉的，一种慢性、进行性变性疾病。
渐冻症，又称肌萎缩侧索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis，简称ALS），是世界卫生组织（WHO）认定的五大绝症之一，是一种累及上/下运动神经元及其支配的躯干、四肢和头面部肌肉的，一种慢性、进行性变性疾病，常表现为上/下运动神经元合并受损所致的进行性加重的肌无力、肌萎缩和肌束颤动等。
渐冻症是最常见的一种运动神经元病，仅仅在我国就有大约20万渐冻症患者，患者发病年龄多在30-60岁之间，男性多于女性。渐冻症目前无特异性治疗药物，治疗主要为改善患者生活质量从而延缓病情发展。著名物理学家霍金、“人民英雄”张定宇、京东副总裁蔡磊都是渐冻症患者。
之前的研究表明，C9orf72基因中六核苷酸重复序列（GGGGCC）的异常扩增是渐冻症（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）的最常见遗传原因（占家族性渐冻症的40%，占散发性渐冻症的10%，占额颞叶痴呆的25%）。出现该异常扩增后，会干扰C9orf72基因的增长表达，并且还会产生一种名为二肽重复蛋白（Dipeptide Repat Proteins，DRP）的神经毒蛋白。
2021年12月23日，美国麻省大学医学院的研究人员在国际顶尖医学期刊 Nature Medicine 上发表了题为：Suppression of mutant C9orf72 expression by a potent mixed backbone antisense oligonucleotide 的研究论文。
反义寡核苷酸（Antisense oligonucleotides，ASO）是一种人工合成的短单链寡核苷酸，是小核酸药物的一种，进入细胞后，会在核糖核酸酶H1的作用下通过碱基互补配对原则，与其互补的靶mRNA序列结合，从而抑制该基因的表达，减少蛋白的产生。
ASO的作用原理
迄今为止，已经有4种ASO药物获得美国FDA批准，其中3种用于治疗杜氏肌营养不良症（DMD），1种用于治疗脊髓性肌萎缩症（SMA）。
长期以来，科学家们已经证实了敲除导致神经退行性疾病的单基因突变可能有治疗益处，但将核酸药物安全递送到神经元并不是件容易的事。而且，在消除突变蛋白的情况下，还需要保留足够的功能性蛋白，这也是治疗中面临的一大障碍。因此，在治疗C9orf72基因突变的渐冻症患者时，不能只是简单的从患者神经元中敲除所有的C9ORF72蛋白。
研究团队首先在C9orf72基因突变的渐冻症患者来源的细胞和转基因小鼠中进行了测试，构建了序列优化的反义寡核苷酸（ASO），其能够选择性抑制含有GGGGCC重复序列的转录本的表达，并有效抑制毒蛋白二肽重复蛋白（Dipeptide Repat Proteins，DRP）的水平。
然后，研究团队对ASO进行了化学修饰，提高其在大脑和脊髓中的安全性、分布和稳定性，在不需要递送载体的情况下，可直接通过脊髓注射裸ASO。
接下来，研究团队对一名携带C9orf72基因GGGGCC异常扩增的渐冻症患者进行了该ASO药物的人体临床试验。
试验结果表明，ASO药物显着减少了该患者脊髓液中的毒蛋白二肽重复蛋白（DRP）。在试验过程中，患者的渐冻症功能评分和其他影响指标基本稳定或略有改善，且治疗后没有神经或医学上的不良反应。
这项人体试验表明，ASO药物能够有效且安全地抑制C9orf72基因的异常扩增的转录本，还能显着减少异常转录本表达的毒蛋白的水平。据悉，这也是首次在人体中减少C9orf72基因的异常扩增导致的二肽重复蛋白（DRP）的水平。这项研究强烈支持了抑制突变的C9orf72基因对渐冻症患者具有临床益处，值得进一步探索。
而在今年5月份，Nature Medicine 期刊发表了一项临床报告，发现早发性渐冻症（ALS）患者的SPTLC1基因上有一类罕见突变，这一突变会导致不受控地生产鞘类磷脂并在人类运动神经元中累积。
研究团队还使用siRNA进行了试验，对患者的皮肤细胞的实验表明，siRNA既降低SPLTC1基因表达水平，又能使鞘类磷脂恢复到正常水平。
这些研究结果表明，使用精确的ASO或siRNA等基因沉默策略，是治疗基因突变导致的渐冻症患者的非常有潜力的方法。
原始出处：
Tran， H.， Moazami， M.P.， Yang， H. et al. Suppression of mutant C9orf72 expression by a potent mixed backbone antisense oligonucleotide. Nat Med (2021). https：//doi.org/10.1038/s41591-021-01557-6.
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