脊髓性肌萎缩（Spinal Muscular Atrophy, SMA）是一种常染色体隐性遗传病，主要影响婴儿和儿童。大多数SMA患者的SMN1基因发生了突变，导致他们体内缺乏一种叫做运动神经元存活蛋白（SMN蛋白）的重要蛋白质。这种蛋白质对于运动神经元的生存至关重要，缺乏它会导致肌肉无力和萎缩。（参见《异常的外显子跳跃与脊髓性肌萎缩》一文）

到目前为止，全球有3款SMA疗法获批，《诺西那生纳如何治疗SMA》一文已经详细介绍了基于反义寡核苷酸药物（Antisense Oligonucleotides, ASO）的治疗方法，本文则聚焦曾被称为“史上最贵药物”的基因疗法Zolgensma，看它是如何帮助SMA患者的。

基因治疗的基本原理

近些年来，基因治疗及基因编辑疗法成为现代医学中重要的治疗手段。以Zolgensma为代表的基因替代治疗（Gene Replacement Therapy）通过将正常或修饰的基因导入患者体内，以纠正或替代体内缺陷基因的功能，从而达到治疗效果，此类疗法一般针对已知致病基因的单基因遗传病。

基因递送载体分为病毒载体和非病毒载体，前者包括腺病毒（Adeno virus, AdV）、腺病毒相关病毒（Adeno-associated virus, AAV）和慢病毒（Lenti virus, LV），以其高效的感染能力著称。AAV由于其低致病性和低免疫原性，并且不会整合到宿主基因组中，减少了潜在的插入突变风险，而被认为更安全，得到了广泛使用。

野生型AAV具有一个二十面体的蛋白质外壳和一条长为4700碱基对的单链线性DNA，AAV基因组包括两个主要开放阅读框：Rep基因和Cap基因，以及两端完全相同的末端反向重复序列（inverted terminal repeats, ITR）。重组AAV（recombinant AAV, rAAV）保留了对病毒复制和包装起关键作用的两端ITR，而将AAV包含的其余基因代替成为治疗基因。这样，rAAV既保留了野生型AAV可以在细胞中形成染色体外环状DNA的特质，又可以持续稳定地表达治疗基因。

Zolgensma正是利用了rAAV作为基因治疗的递送工具。因此，不同于需要终身用药的诺西那生纳（Nusinersen）和利司扑兰（Risdiplam），Zolgensma只需一次静脉注射便可提供长期治疗效果。

递送载体AAV的前世今生

虽然早在1960年代，AAV就作为腺病毒的污染物被发现，但当时的研究重点关注将腺病毒改造成基因治疗载体。然而，1999年9月17日，年仅18岁的患者Jesse Gelsinger在接受腺病毒载体基因治疗临床试验后不幸去世。后续研究发现，Gelsinger的死亡是由于他对腺病毒载体产生了严重的先天免疫反应，导致多器官衰竭。这一事件引发了科学界对基因治疗安全性的广泛关注，促使科学家寻找更安全的基因递送载体。

到了本世纪初，科学家逐渐意识到AAV可以作为一种安全有效的基因递送工具，宾夕法尼亚大学的James M. Wilson团队在这方面做出了重要贡献。当时在Wilson实验室担任研究员的高光坪（现任麻省大学医学院李伟波罕见病研究中心主任、红瑞基因治疗中心主任、教授，也是瑞鸥科学顾问委员会成员）在研究中首先分离出了AAV7和AAV8血清型，这些AAV的基因递送效率比当时已知的载体高出10-100倍。

随后，在2003年，高光坪和Wilson分离出AAV9，这种血清型拥有更高的基因递送效率。接着，俄亥俄州Nationalwide儿童医院的Brian K. Kaspar团队发现AAV9能通过静脉注射，穿过通常阻挡药物和病毒进入大脑的保护屏障——血脑屏障。正是这一发现使得Zolgensma采用AAV9作为载体，可以通过静脉注射在中枢神经系统中广泛表达。在两位接受过Zolgensma治疗的患者组织样品中，其大脑、骨骼肌、心脏和肝脏都检测到了SMN蛋白的表达。

除此之外，还可以通过直接向脑脊液注射的方式递送药物至中枢神经系统，如脑室内（intracerebroventrivular, ICV）注射和鞘内（intrathecal, IT）注射。目前，Zolgensma的鞘内注射临床试验仍在进行中。

Zolgensma的作用机制

2019年5月，Zolgensma（通用名onasemnogene abeparvovec）通过美国FDA批准，它是由诺华制药（Novartis）收购基因治疗公司AveXis后研发的治疗SMA的药物。作为一种基因疗法，它被批准应用于2岁以下，携带SMN1双等位基因突变的SMA患者。

截至目前，Zolgensma已经在全球超过51个国家批准，帮助了超过3700名患者。中国也于2022年开始了Zolgensma的相关临床试验（药物名称：OAV101注射液，药物临床试验登记与信息公示平台，CTR20220992；CTR20240883）。

上面已经提到，Zolgensma是一种采用AAV作为载体的基因疗法。它通过一次性注射，将健康的SMN1基因送入患者体内，帮助他们重新生成SMN蛋白。这种方法可以有效地阻止运动神经元的进行性丢失，从而改善患者的肌肉功能（图1）。

▲图1：Zolgensma的作用机制。① AAV9载体进入运动神经元 ② AAV9载体将SMN基因递送至细胞核 ③ SMN基因在靶细胞中形成重组互补DNA片段 ④ 在停止分裂的运动神经元中，形成染色体外环状DNA ⑤ SMN蛋白快速持续地在运动神经元中表达（来自https://www.zolgensma-hcp.com/）

Zolgensma的临床试验进展

目前，Zolgensma已在美国及其他多个国家开展临床试验并批准上市，显示了在治疗SMA患者方面巨大的潜力和实际应用效果。

• START临床试验（NCT02122952）是一项针对1型SMA患儿的研究。结果显示，高剂量治疗组的患者在治疗后全部存活且不需要呼吸辅助（图2），一个月内即显示出显著的运动功能改善，且92%的患者在24个月时达到重要运动功能里程碑，这在自然病程中是极少见的。临床三期STR1VE试验（NCT03306277）进一步验证了Zolgensma的效果。1型SMA患儿在出现症状后接受治疗，91%的患儿存活且不需要呼吸辅助，64%的患儿可以独立坐至少30秒，这对未经治疗的患儿来说是不可能完成的。

▲图2：START临床试验的24个月无事件生存期

• 为了验证“早发现，早治疗”是否对SMA患儿有益，临床三期SPR1NT试验（NCT03505099）对携带2个或3个SMN2拷贝的未发病SMA患儿进行治疗并评估其安全性和有效性。所有接受治疗的患儿在18个月后都可独立坐；71%的患儿表现出与同龄健康儿童相似的运动功能；所有患儿全部存活且不需要呼吸辅助。

• 此外，对START试验中的高剂量患儿进行的长期随访（NCT04042025）数据显示，接受高剂量Zolgensma治疗的全部10名患者在平均6.9年（6.4-7.5年）以上的时间内保持了治疗效果，未出现严重并发症。Zolqensma在临床试验中显示出显著的疗效和良好的安全性。大多数患者在接受治疗后不仅延长了生存期，还达到了重要的运动功能里程碑，并且证明了其在早期干预中的潜力。

Zolgensma的局限性

虽然Zolgensma有很大的潜力，但它也存在一些局限性。

首先，目前它只被批准用于2岁以下的SMA患者。对于超过2岁的儿童患者以及慢性SMA患者的疗效还有待临床试验的结果。中国也参与了针对超过2岁，小于18岁，初治的2型SMA患者鞘内注射Zolgensma的疗效和安全性研究（药物临床试验登记与信息公示平台，CTR20220992）。

其次，Zolgensma是基于AAV9的基因疗法。由于AAV遍布于自然界，患者若从母体或自然界接触过AAV9并形成AAV9中和抗体，则不适用于此类疗法。这是因为体内的中和抗体会排斥AAV9载体，造成身体的免疫反应，抑制其携带的SMN基因表达。因此，准备接受Zolgensma治疗的患者必须首先接受AAV9中和抗体的检测，不超过标准1:50及以下方可进行治疗。

此外，Zolgensma也被报道会激发急性肝损伤，急性肝衰竭和谷丙转氨酶升高。因此，接受Zolgensma治疗的患者需要在治疗前后接受肝功能检查、肌酐检查和全血细胞计数。使用皮质类固醇药物可以帮助减轻这种副作用。

最后，如本文开头就提到的，作为“史上最贵药物”，Zolgensma的高成本也是一大挑战，每次治疗费用高达200万美元，这对许多家庭来说是巨大的经济负担。

结语

除Zolgensma之外，美国FDA批准了其他基于AAV载体的基因治疗方法，如由Spark Therapeutics开发的用于治疗视网膜疾病的Luxturna，由Serepta Therapeutics开发的用于治疗杜氏肌营养不良（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）的Elevidys，以及用于治疗血友病的Hemgenix和Roctavian，这些疗法都展示了基因治疗的巨大潜力。

Zolgensma为SMA患者带来了新的希望，通过一次性静脉注射即可提供长期的治疗效果。未来，随着研究的不断深入，基因治疗和基因编辑疗法将发挥越来越重要的作用，为更多的罕见遗传疾病患者提供有效的治疗方案，为全人类的健康事业书写全新的篇章。