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脊髓性肌萎缩（SMA）是一种严重的神经肌肉疾病，现有治疗手段存在局限。研究人员开展 AAV9-coSMN1 基因疗法的临床前研究，结果显示该疗法在小鼠模型和非人灵长类动物中安全有效。这为其临床试验提供关键数据，有望用于 SMA 治疗。
脊髓性肌萎缩（Spinal Muscular Atrophy，SMA）是一种令人揪心的遗传神经肌肉疾病。患者脊髓和脑干中的运动神经元会逐渐退化，就像身体里的 “动力工厂” 慢慢停工，导致肌肉越来越没力气，逐渐萎缩。这病的 “罪魁祸首” 是 SMN1 基因发生突变，使得对运动神经元健康至关重要的 SMN 蛋白产量不足。目前，虽然已经有一些治疗策略，比如利司扑兰（Risdiplam）能通过调节 SMN2 前体 mRNA 的剪接来增加功能性 SMN 蛋白的产生，诺西那生钠（Nusinersen）通过鞘内注射增强 SMN2 剪接提高 SMN 蛋白水平，但它们都有各自的问题，利司扑兰需要持续服用，诺西那生钠的注射方式有创，给患者带来不少痛苦。而基因疗法 Zolgensma（onasemnogene abeparvovec）虽然能带来显著改善，却存在肝毒性和免疫反应等风险，适用人群也受限。
在这样的背景下，为了找到更安全有效的治疗方法，北京吉因加美医药科技有限公司（Beijing GeneCradle Therapeutics Inc）等机构的研究人员开展了关于 AAV9-coSMN1 基因疗法的研究。他们的研究成果发表在《Molecular Medicine》上，为 SMA 的治疗带来了新希望。
研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先，构建了携带优化密码子的 hSMN1 表达盒，并通过质粒转染和病毒载体包装技术获得 AAV9-coSMN1 载体；然后，选用 SMA 3 模型小鼠和 2.5 岁的食蟹猴作为实验动物，分别进行脑室注射和鞘内注射；最后，利用蛋白质免疫印迹（Western blot）、免疫荧光、组织病理学染色、血清生化检测、荧光定量聚合酶链式反应（qPCR）等技术检测相关指标。
研究结果如下：
- 密码子优化增强 SMN 蛋白表达：研究人员通过优化 SMN1 编码序列的密码子适应指数（CAI），将其从 0.73 提高到 0.94，同时把 GC 含量从 45.20%±0.13 提升到 58.52%±0.07。实验表明，在多种细胞系中，优化后的 pITR-CA-coSMN1 质粒能显著提高 SMN 蛋白表达水平。在 HEK293 细胞中，coSMN1 表达比天然 SMN1 高 2.4 倍，在 BHK21 细胞中高 1.3 倍；在 U87-MG 和 NB1 细胞中，感染 AAVDJ-CA-coSMN1 的细胞 SMN 蛋白水平分别比感染天然 SMN1 序列的细胞高约 6 倍和 3 倍。
- AAV9-coSMN1 对 SMA 3 小鼠模型的治疗效果：给 SMA 3 模型小鼠在出生后第 1 天（PND1）进行脑室注射不同剂量的 AAV9-coSMN1，发现治疗后的小鼠尾巴长度保留情况呈剂量依赖性。较低剂量时治疗效果有限，5.3E+13 vg/kg 剂量时尾巴长度保留情况明显改善，8.0E+13 vg/kg 时效果进一步增强，但增加到 1.6E+14 vg/kg 时未带来额外益处。组织学分析显示，5.8E+13 vg/kg 剂量能显著保护腰椎脊髓前角的运动神经元。
- 改善骨骼肌病理和线粒体功能：在 SMA 3 小鼠模型中，AAV9-coSMN1 治疗后，与野生型对照相比，股四头肌和臀大肌的 ATP 酶（pH 4.5）染色强度降低，表明线粒体功能有所恢复；同时，染色深的纤维平均肌纤维面积显著增加，I 型或 II 型肌纤维平均面积也明显增大，接近野生型水平，琥珀酸脱氢酶（SDH）活性显著提高，说明肌肉功能得到改善。
- AAV9-coSMN1 在小鼠中的安全性和生物分布：对新生 C57BL/6N 小鼠进行单剂量毒性研究，不同剂量（2.6E+13 vg/kg、5.8E+13 vg/kg、1.9E+14 vg/kg）脑室注射 AAV9-coSMN1 后，各治疗组与对照组小鼠体重无显著差异，血清生化参数也无明显变化，表明该治疗耐受性良好。免疫组化分析显示，SMN 蛋白在小鼠大脑和脊髓广泛表达，且信号强度呈剂量依赖性增加，但更高剂量（从 5.8E+13 vg/kg 增加到 1.9E+14 vg/kg）并未使 SMN 表达成比例增加。
- AAV9-coSMN1 在食蟹猴中的安全性和生物分布：对 2.5 岁食蟹猴进行鞘内注射 AAV9-coSMN1 研究，剂量为 4.67E+13 vg / 动物（约 1.87E+13 vg/kg）。药代动力学分析显示，给药后血液中载体基因组浓度迅速上升，10 分钟内达到峰值，4 天后恢复到基线水平并保持稳定。在多个外周器官（如肾脏、肺、心脏、肝脏）和中枢神经系统（包括大脑、小脑、脊髓、背根神经节）均检测到载体基因组。整个研究期间，治疗组食蟹猴的 AST 和 ALT 水平无显著升高，背根神经节（DRG）组织学分析未发现炎症细胞浸润或神经元坏死，表明 AAV9-coSMN1 在食蟹猴中安全性良好。
研究结论和讨论部分指出，AAV9-coSMN1 基因疗法在 SMA 3 小鼠模型中展现出长期保护运动神经元、显著保留尾巴完整性以及改善骨骼肌组织病理学的效果。在小鼠和食蟹猴实验中，该疗法在符合良好实验室规范（GLP）的条件下，安全性、生物分布、药理学和毒理学方面表现良好。这一研究为 AAV9-coSMN1 的临床应用提供了关键数据支持，凸显了其作为 SMA 安全有效治疗方法的潜力。同时，研究还发现 CSF 介导的 AAV 输注能有效将基因传递到中枢神经系统和外周器官，这为治疗其他神经系统疾病，如 Dravet 综合征和 X 连锁肾上腺脑白质营养不良（X-ALD）等带来了新的思路。不过，研究也指出 AAV 生产质量对其安全性至关重要，未来还需进一步研究生产方法对 AAV9-coSMN1 疗效和安全性的影响，尤其是在临床应用场景中。
