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1852年,法国医生纪尧姆-本杰明-阿曼德·杜兴在一篇论文中详细描述了一组患有进行性肌肉无力的男孩,这些患者典型体征都有看似强壮实则被脂肪和纤维组织替代的“假性肥大”小腿。最后由于病情恶化,最终导致瘫痪和早逝,这种疾病还有遗传性。由于杜兴首次系统性地描述了该疾病,后世便以其姓氏命名为杜氏肌营养不良症(DMD)。
进入20世纪,科学家们发现,这些患者发生了典型的病理改变——肌纤维变性、坏死,同时伴有脂肪浸润和纤维结缔组织增生,这解释了肌肉力量丧失和假性肥大的本质,但是科学家们并不清楚产生这一切变化的机制。
突破终于在1980年代到来。美国遗传学家路易斯·M·孔克尔团队首先将致病基因精准定位在X染色体短臂的Xp21区域。1986年,该团队成功克隆出导致DMD的基因,这是一个包含了79个外显子的巨大基因,该基因被命名为 DMD基因。次年,孔克尔团队明确了DMD基因编码的抗肌萎缩蛋白(dystrophin)。
DMD基因的发现,为DMD治疗药物的研发提供了重要基础,堪称人类遗传学领域的里程碑事件。如今,DMD患者由最初的中位预期寿命不足26岁,已延长至超过40岁。自 DMD基因发现以来,人们在该疾病领域的探索已有40余年,目前取得了哪些进展?
皮质类固醇药物
现在我们知道,DMD是由于X染色体上编码抗肌萎缩蛋白的基因发生突变引起的遗传性疾病,由于是X连锁隐性遗传,该病主要发生于男孩,患病率约为 1/3500,多在3-5岁开始出现症状。主要表现为行走困难、易摔倒、小腿腓肠肌外观粗大、坚韧,但肌力减弱,随着肌肉逐渐萎缩,还会出现脊柱侧弯、膝关节屈曲等。
其发病机制为由体内编码抗肌萎缩蛋白的基因发生变异,导致抗肌萎缩蛋白缺失或功能异常,使肌肉细胞膜变得脆弱,引发炎症反应,慢性的、过度活跃的炎症反应会释放大量促炎因子,导致肌肉纤维化以及肌肉的萎缩与退化,最终会引发呼吸和/或心脏衰竭。
基于强大的抗炎和免疫调节作用,长期以来,皮质类固醇(主要是糖皮质激素)是公认的标准基础治疗,目前用于治疗DMD的口服激素类药物主要包括:醋酸泼尼松、地夫可特和伐莫洛龙。这些治疗方案被证实可以平均延长患者独立行走能力约2-3年,能延缓脊柱侧弯的进展,以及推迟使用呼吸机和治疗心力衰竭的时间。
虽然皮质类固醇能改善患者的症状,延长生存期,也是国际指南强烈建议在患儿期启动治疗的药物,但并不能从根本上解决病因,而且长期用药会出现体重增加、抑郁、骨质疏松等副作用。
外显子跳跃疗法
外显子跳跃疗法是DMD治疗历程中的一个充满智慧的发现,也是DMD创新疗法中的主导力量。核心原理为通过调节基因表达过程,恢复抗肌萎缩蛋白的部分功能。具体为利用人工合成的反义寡核苷酸(ASO)特异性地结合到mRNA上,识别并遮蔽特定外显子的剪接位点,以阻止特定外显子参与剪接,最后形成一个缩短但阅读框仍完整的mRNA。该mRNA模板仍可指导合成抗肌萎缩蛋白,只是该蛋白的长度和结构与正常蛋白略有不同,但仍能在一定程度上恢复肌肉细胞的功能,减轻疾病的严重程度。
2016年,Sarepta Therapeutics的外显子51跳跃新药依特立生(Eteplirsen)获FDA批准上市,适用于外显子51跳跃的DMD患者(约占患者总数的13%)。Eteplirsen是首个获批的DMD基因靶向疗法,具有里程碑意义。临床数据显示,在180周的Eteplirsen治疗后,患者体内的抗肌萎缩蛋白水平是对照组的11.6倍。在真实世界中,Eteplirsen被证明平均可延长DMD患者5-8年寿命。
此后,全球多款DMD外显子跳跃疗法上市,包括戈洛迪森(Golodirsen,2019年)、维托拉生(viltolarsen,2020年)、卡西莫森(Casimersen,2021年)。
这些已上市药物合计覆盖约 30% 的DMD患者,市场上仍有大量DMD突变类型无药可用。
基因治疗
为了覆盖更多DMD患者,也为了从根本上治疗DMD,基因治疗应运而生。2023年,Sarepta Therapeutics/罗氏开发的基因疗法Elevidys(delandistrogene moxeparvovec-rokl)获FDA加速批准,用于4-5岁、能行走、且无特定抗AAVrh74(病毒载体血清型)抗体的DMD患儿。2024年6月,FDA将其适应症扩展至所有能行走的、年龄≥4岁的DMD患者,且取消了抗体状态限制。
Elevidys通过AAV载体,将经过工程化优化、编码产生抗肌萎缩蛋白的基因拷贝递送至肌肉细胞,旨在实现一次输注,长期表达蛋白的目的。Elevidys是首个获批的DMD基因疗法,具有划时代意义。
Elevidys之外,全球还有多个新一代基因治疗候选产品紧随其后。法国罕见病非营利性科研机构Généthon的DMD基因治疗产品 GNT0004,目前已进入关键性III期临床阶段。该基因疗法通过AAV载体给患者体内递送一个功能简化版的肌营养不良蛋白基因(hMD1),这一基因不仅能表达一定功能的抗肌萎缩蛋白,还能提高表达效率和稳定性,设计更精准,在规避AAV载体容量有限的难题同时,降低了用药剂量,提高安全性。
Solid Biosciences的DMD基因治疗候选药物SGT-003,采用独特的微抗肌萎缩蛋白构建体,结合AAV-SLB101病毒载体,提升了治疗安全性,目前进入I/II期临床研究。
国内也有一批药企在开展DMD基因治疗研究。辉大基因的HG302采用了自主研发的高保真CRISPR核酸酶 hfCas12Max,通过AAV载体,被精准递送至肌肉组织,从而精确编辑 DMD 基因外显子51剪接供体位点,通过切割突变外显子两侧,诱导其永久性跳跃,恢复阅读框。
金唯科的JWK007针对抗肌萎缩蛋白基因的各功能结构域设计了 “迷你” 抗肌萎缩蛋白基因,并筛选出特异高效表达的基因表达框,通过AAV载体地送到患者体内。目前正在进行IIT 研究。此外还有信念医药的BBM-D101、新芽基因的GEN6050X等均已进入临床试验。
值得注意的是,基因治疗的临床转化率并不高,已有多款候选药物终止开发,典型如辉瑞的PF-06939926(AAV9载体),在III期CIFFREO研究中由于未达到主要和关键次要终点,被终止开发。
未来DMD基因治疗的核心优化方向包括设计更小、功能更全的基因(如“小抗肌萎缩蛋白”),开发免疫原性更低、肌肉/心肌靶向性更高、装载容量更大的AAV衣壳或非病毒载体(如脂质纳米颗粒LNP),以及开发更精准、更安全的编辑工具(如碱基编辑、先导编辑等)。
从糖皮质激素到基因治疗,砥砺前行数十载,DMD治疗已迎来翻天覆地的变化,显著改善了预后。这是一场融合了分子生物学、病毒学、免疫学、临床医学和工程学的复杂战役,其突破不仅将改写DMD的治疗史,也将为整个罕见病及基因治疗领域积累宝贵经验。
参考来源:
1.https://www.cuimc.columbia.edu/news/2025-horwitz-prize-awarded-muscular-dystrophy-research.
2.http://www.faqs.org/health/bios/99/Guillaume-Benjamin-Amand-Duchenne.html.
3.Aslesh T, Erkut E, Yokota T. Restoration of dystrophin expression and correction of Duchenne muscular dystrophy by genome editing [J]. Expert Opin Biol Ther, 2021, 21(8): 1049-1061.
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来源:CPHI制药在线
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