小鼠模型的重要发现

如果说系统性的合成与筛选是现代药物研发必不可少的技术平台，那么疾病的动物模型就是现代药物研发绕不过去的一道坎。

克雷纳团队选定的靶点是SMN2基因上的一个特异性位点（ISS-N1）。他们的研究发现，通过反义寡核苷酸分子与这个基因位点的靶向结合，可以促进SMN2基因在转录时保留外显子7，产生出全长的mRNA，从而提高功能性SMN蛋白的生成，具有非常精准的特性。

但长期的实践经验告诉我们，绝大多数试管里的生物化学实验结果，甚至细胞水平的离体实验结果，都是无法在体内重复的。如果我们给健康的实验动物用药，虽然可以观察是否出现毒副作用，但无法测量其有效性，也就是疾病状态的改变。只有在患有同样或者很类似的疾病的动物身上进行试验，才可能看出是否安全有效。

就在克雷纳博士的团队设法修复SMN2基因表达的同时，SMA的小鼠动物模型建成了。这是一个非常关键的突破性进展，这个动物模型的建立为各种实验性疗法提供了临床前筛选的平台，也为SMA发病机制和疾病调控提供了很好的研究对象。

在目前已知的所有物种里，只有人和巴诺布黑猩猩有SMN2基因，其他物种（包括普通的黑猩猩）都没有。从进化的角度看，SMN2基因出现对物种生存显然是有好处的。没有SMN2基因的物种，只要SMN1出现功能丧失性突变，结果一定是致命的。小鼠没有SMN2基因，所以敲除小鼠的SMN1基因也是致命的，这就给建立小鼠的SMA疾病模型增加了不少技术难度。实验人员在敲除SMN1基因的同时，还必须人工植入SMN2基因，小鼠才有可能存活。这样做的好处是，植入的SMN2基因的拷贝数是可控、可增减的。实验结果显示：植入不同拷贝数的SMN2基因，培育出来的转基因小鼠是很不一样的。如果植入2个拷贝，小鼠能短暂地存活5天，而且会出现SMA的典型症状；如果植入8个拷贝，培育出来的转基因小鼠就可以长时间存活，而且表型也基本正常。

这些重要的实验结果给了项目团队（伊奥尼斯制药/冷泉港实验室）极大的信心：如果能通过反义寡核苷酸药物提高SMN2基因的正常表达，在小鼠的疾病模型上应该也能获得成功。于是，华益民博士埋头苦干，从2008年开始，花了一年多时间，对当时已经发表的台湾温和型小鼠模型进行了改进，在实验室里成功培育出了存活率较高的、适合做药物筛选的转基因小鼠（统称“台湾严重型模型”）。这些小鼠出生后，有半数会出现SMA的典型症状，在没有外界干预的情况下只能存活10天。

华博士开始在这些小鼠上做试验，把精心设计的反义寡核苷酸分子注射到小鼠的脑脊液里，然后观察它们的变化。结果显示，反义寡核苷酸的干预可以在活体的细胞中纠正SMN2基因的剪接错误，把SMN2的正常表达提高到接近SMN1的水平，但这些小鼠的寿命只能延长大约1周，治疗效果并不十分理想。很有些沮丧的华博士在一次实验后偶然发现，其中的两只小鼠竟然奇迹般地活了好几个月，整个团队都为之兴奋不已！原来，在给这两只小鼠进行脑室注射时，反义寡核苷酸分子并没完全进入脑室，有一小部分漏了出来，通过皮下进入了血液循环，这才出现了意想不到的结果。有了这个发现之后，他们意识到这些转基因小鼠的外周组织存在严重缺陷，这一点可能与人类SMA患者有差异。结果，通过皮下注射的方式给药，转基因小鼠的寿命果然延长至原先的20倍以上。 ^[1]

另外，他们还发现了一个很有意思的现象：这些转基因小鼠尾巴的长度是直接与它们的SMN2基因表达正相关的，SMN2基因表达越低，小鼠病得越厉害，它的尾巴就越短。给刚刚出生的转基因小鼠注射了不同剂量的反义寡核苷酸试验药物之后，根据SMN2基因表达修复程度的不同，这些小鼠的尾巴会长成不同的长度，竟然成了筛选药物的一个直观标准，加快了项目的推进速度。

很快，项目组选定了一个代号为ASO-10-27的反义寡核苷酸分子作为候选药物，由伊奥尼斯制药接手启动了试验药物授权研究（IND Enabling Studies），包括严格条件下的各种药效学、药代动力学、药理和毒理学以及动物安评试验等多项研究，为该化合物的申报和进入临床试验铺平道路。

[1] Hua Y,Sahashi K,Rigo F,Hung G,Horev G,Bennett CF,Krainer AR.“Peripheral SMN restoration is essential for long-term rescue of asevere spinal muscular atrophy mouse model”, Nature , 2011 , 478(7367) ,123. WIDK8h6naWpHzMFKaROLbuvKMGxg9SH3yvaD08gDuviiffjlI2WSeg5qd9qS6uEf