你有想過，如果你不能奔跑、行走、
吞咽甚至呼吸，會怎么樣嗎？

對此，你是否難以接受？
然而，這些我們習以為常的“本能”，卻是有些人夢寐以求的事情。

有這樣一種疾病，由于編碼運動神經元存活蛋白（Survival motor neuron protein, SMN）的SMN1基因第7號外顯子缺失，導致患者出現進行性的肌無力和肌萎縮，甚至危及生命——這便是脊髓性肌萎縮癥（Spinal muscular atrophy, SMA）。

自1996年起，每年的8月定為全球SMA關愛月；2018年中國SMA患者組織建議，將每年的8月7日設立為“國際SMA關愛日”。在這個特殊的日子，讓我們一起了解這種疾病，以及在藥物研發中做出重要貢獻的動物模型。

1/10000

全球范圍內，SMA發病率為1/10000，是一種罕見病；但在正常人群中，SMA致病基因的攜帶率非常高，平均每50個普通人中就有一個是攜帶者。雖然高達94%的SMA患者攜帶SMN1基因突變，SMA的嚴重程度不完全相同，這是因為SMN2基因的拷貝數不同。SMN2基因也能編碼SMN蛋白，但由于同義點突變，在進行蛋白質翻譯的時候有90%的概率跳過第7號外顯子，產生不穩定的截短型蛋白，從而無法發揮SMN蛋白的生理作用。由于小鼠只具有人SMN1基因的同源基因Smn，因此往往采用轉基因的方式構建動物模型，使小鼠表達人源SMN基因，以更好模擬人類中SMN蛋白的合成過程。
 

SMN1及SMN2基因示意圖¹

基于發病年齡和未經治療時患者能達到的最大運動功能，SMA被分為0-Ⅳ共5種類型。最常見的為Ⅰ型SMA：未經治療的患兒即使在有輔助的情況下也無法達到坐著時所需要的肌力，通常于2歲前死亡。目前，FDA已批準3種藥物用于治療SMA。下面我們將按藥物類型進行簡要介紹，并帶大家一同了解用于藥物研發的動物模型。

1. 基因替代療法
2019年5月，美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration, FDA）正式批準由Novartis公司研發的Onasemnogene abeparvovec（商品名Zolgensma）上市，用于治療2歲以下的SMA患兒。這種基因療法利用scAAV9載體，將正常SMN1基因導入患者體內，從而改善運動神經元等受累細胞的功能。

該藥物的研發過程中，使用了獼猴和FVB.Cg
Grm7^{Tg(SMN2)89Ahmb} Smn1^tm1Msd Tg(SMN2*delta7)4299Ahmb/J (#005025)小鼠（通常稱為FVB.SMNΔ7;SMN2;Smn-小鼠）。

FVB.SMNΔ7;SMN2;Smn-小鼠攜帶兩個轉基因等位基因和一個無效突變，缺乏內源性Smn基因的同時表達缺乏7號外顯子的人源SMN2 cDNA。在出生后，該品系小鼠的體型明顯小于正常幼崽，在出生后5天內表現出肌無力的現象，并隨著年齡增加逐漸加劇。該品系小鼠14日齡時可檢測到腓腸肌萎縮，可以較好地模擬SMA患者的神經病理表現和癥狀，最常用于與早期干預相關的療效研究。在Onasemnogene abeparvovec的臨床前研究中，出生后1天時給予SMA小鼠心內注射AAV，可以挽救其運動功能、神經肌肉電生理活動，并延長壽命。

2. 反義寡核苷酸（ASO）
由Biogen公司生產的Nusinersen（商品名Spinraza）是首個獲得FDA批準的用于治療SMA的藥物。這是一種ASO藥物，通過鞘內給藥，Nusinersen可以與SMN2基因7號外顯子的剪切位點結合，降低其在剪切過程中被截短的比例，從而增加全長SMN蛋白的合成。

在該藥物的研發過程中，同樣使用了獼猴，以及另一種SMA模型小鼠——FVB.Cg-Smn1^tm1Hung Tg(SMN2)2Hung/J (#005058)小鼠。該品系小鼠攜帶Smn1^tm1Hung敲除等位基因，同時轉入整個人源SMN2基因編碼區及側翼序列。該品系半合子小鼠攜帶約2個轉基因拷貝，并且小鼠轉基因的拷貝數與神經退行性表型的嚴重程度之間有很強的相關性：雙純合子小鼠表現出Ⅲ型SMA的癥狀，可出現脊髓前角運動大神經元的丟失；而Smn1^tm1Hung純合Tg(SMN2)2Hung轉基因半合小鼠則表現出Ⅰ型SMA的癥狀，通常在約14天時死亡。研究者向新生鼠或成年小鼠側腦室注射Nusinersen后，可觀察到小鼠耳朵和尾部壞死情況有所改善。并且，成年小鼠相關研究結果顯示，該ASO藥物停藥后6個月仍能觀察到藥物的最大效應。

3. 小分子藥物
由PTC Therapeutics、非營利性SMA基金會和Roche公司三方聯合開發的Risdiplam (商品名Evrysdi)，因其便捷的口服給藥方式而受到大家的關注。Risdiplam是一種高效的SMN2剪接修飾劑，它可以穩定7號外顯子5’端剪接位點與剪接體中U1小核核糖核蛋白（small nuclear ribonucleoprotein, snRNP)之間的相互作用，充當分子間的“膠水”，從而修飾剪接。

在Risdiplam的臨床前研究中使用了FVB.SMNΔ7;SMN2;Smn-小鼠(#005025)和FVB.129(B6)-Smn1^{tm5(Smn1/SMN2)Mrph}/J （#008604）小鼠（通常稱為Smn1C小鼠）。Smn1C小鼠含有兩個串聯的Smn1/SMN2雜交基因。由于7號外顯子來源于人SMN2基因，產生的Δ7-SMN基因產物比全長SMN產物優先剪接，Smn1C/C小鼠表現出相對較輕的SMA表型。研究者發現，當口服Risdiplam后，兩種SMA小鼠模型的全長SMN蛋白水平得到恢復。同時，SMA模型小鼠的生存時間和體重均得到了不同程度的恢復。

4. 堿基編輯
2016年，劉如謙（David R. Liu）教授團隊開發了堿基編輯技術：依托于CRISPR的DNA定位能力，催化特定位置的C或A進行脫氨反應，轉變為U或I，然后在DNA復制的過程中被當作T或G，從而實現C到T或A到G的轉換。SMN1基因與SMN2基因的差別在于7號外顯子第6位核苷酸處有C·G到T·A的轉變，導致mRNA中的7號外顯子跳躍，產生SMNΔ7截短蛋白。理論上，通過將SMN2基因中的T·A堿基對轉換為C·G對，能夠有效地將其轉化為SMN1基因的副本，從而治療疾病。體外研究表明，這種方式能有效增加SMN蛋白水平。研究者利用雙AAV載體，將腺嘌呤堿基編輯器（Adenine base editors, ABE）導入FVB.SMNΔ7;SMN2;Smn-小鼠(#005025)中樞神經系統。在進行治療后，FVB.SMNΔ7;SMN2;Smn-小鼠(#005025)的運動功能、存活率及壽命均有所改善。

目前，JAX可提供多種用于SMA研究的小鼠品系，活體品系如下：
 

若您對SMA疾病研究及藥物研發感興趣，可參看品系查詢，尋找適合的動物模型。

同時，杰克森實驗室也提供SMA體內藥效研究服務，可協助您檢測各種SMA相關指標，包括體重、存活率、電生理活性、神經肌肉接頭成熟度以及SMN水平等。

您可以聯系杰克森實驗室技術支持（micetech@jax.org.cn, 400-001-2626）獲取更多相關信息，我們將竭盡所能為您提供幫助。

參考文獻
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4. ZOLGENSMA | FDA
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