脊髓性肌萎缩症(Spinal Muscular Atrophy, SMA)是一种由于1号运动神经元生存基因(Survival Motor Neuron gene 1, SMN1)的缺失和/或者是变异所引起的遗传性神经肌肉疾病。SMN1这一基因负责制造一种使运动神经元能够正常工作所必需的蛋白质。一个人如果同时缺失了SMN1的两个副本就会患上SMA,而如果只缺失了其中一个的话,那他就会成为一个携带者。

  在人体内还有一种和SMN1很相似的,即便是SMA的患者也拥有的叫作SMN2的基因。然而,这种叫作SMN2的基因却不能"有效"地制造人体必需的这种蛋白,缺少了这种蛋白的后果就是会致使脊髓中的运动神经元产生退化,并最终导致SMA。

  希望通过口服、肌肉或静脉注射来获得这种特殊的蛋白是不切实际的,因为它只能在需要使用它的特定的细胞中自行制造。然而,如果SMN2的性质能够发生相应的改变,使其能够制造出足够量的这种特殊蛋白,那么这也许就是我们所期待的治疗SMA的有效方法。

  要想了解这一切如何才能实现,我们首先需要了解一下基因的结构以及它们是如何制造蛋白的。通常,一个基因是由若干外显子(exons)(基因的重要组成部分,还负责为蛋白进行编码)和内含子(introns)(无特殊用途的填充物)所组成的。包含外显子和内含子的DNA(脱氧核糖核酸)会转录成为在第一阶段同DNA具有相同外显/内含结构的RNA(核糖核酸)。在第二阶段内含子被移接,外显子彼此附着构成成熟的RNA(mRNA)。mRNA对蛋白进行编码。这些蛋白即构成细胞个体并维持着它们的正常功能。人体内存在着数以百万计的的蛋白,每一种蛋白都在不同类型的细胞里发挥着特定的功能。

* SMN2同SMN1在哪些地方具有相似性,在哪些方面又有所不同?
  用术语来表述,我们说:SMN基因包含9个外显子(1,2a,2b,3,4,5,6,7,8)。SMN1 mRNA通常含有所有的9个外显子(叫作全长的SMN1),而SMN2基本上只能制造缺少外显子7号(SMN2 7)的mRNA,因此SMN2蛋白是被删节(缩短)了的。但正好是这个外显子7号担负着使SMN自身能够互相结合的一种蛋白的核心部分进行编码的工作。为了能够发挥正常的功能,SMN单体(蛋白的单一副本)必须要相互结合以构成低聚体(蛋白的多个副本)。
用通俗一点的话来说:SMN2丢失了一个非常重要的部分 -- 一个特定的外显子,而这个外显子可以让因其而生成的蛋白具有相互结合的能力,进而才能进行正常的工作。

* 科学家们已经确定了造成SMN1和SMN2不同移接方式的原因。以下就是这一综合过程的简述:
  通常来说,细胞内部复杂的机制知道如何用DNA来制造RNA,即为RNA保留DNA中有用的部分并去除无用的部分。然而仅仅由于外显子7号中存在的一个错误(核苷酸交换),细胞内的机制就无法正常地工作,SMN2就只能制造约30%的蛋白。这30%的蛋白同患者所缺失的SMN1基因本应生成的蛋白是完全相同的。
SMA的患者没有SMN1的副本,但仍然拥有SMN2。这就意味着他们体内所制造的SMN蛋白较常人要少得多。虽然他们体内所制造的有限的SMN蛋白已经足够使大部分的细胞进行正常的工作,但对于将会退化,并导致随意肌萎缩和无力的脊髓内的运动神经元却是不够的。SMN2副本的数量和SMA病情的严重程度之间的关系目前已经十分清楚:SMA患者所拥有的副本数越多,症状也就越轻。

* 到目前为止,我们只讨论了这一研究的背景,现在,我们要来了解一些最新的发现。
  最近的研究工作认定了第一个能够使SMN2基因制造出相当于SMN1基因本应制造的特定蛋白量的80%(其自身能力仅为30%)的因子(或蛋白)。它通过修正外显子和内含子的移接过程来达到这一结果。所以它被称之为"移接因子",而这一过程被叫做"校正全长的SMN2蛋白"。
  这一因子叫作Htra2-?。它是一种通常在人体内就可以发现的蛋白,但在高量的情况下就可以达到上述效果。科学家们非常清楚同这一因子非常类似的一种因子(它的同族体)在果蝇(基因研究中常用的动物活体)体内是如何工作的,但对于它在人体内的工作模式还知之甚少。因为目前这一因子还仅仅只在细胞培养基中进行过试验,在通过基因方法培养出的患有SMA的小鼠活体上的试验目前正在进行。
  由于所有的SMA患者都至少保有一个SMN2的副本,科学家们对于基于这一研究的相应可行疗法持乐观态度。然而我们需要注意的是,所有的试验目前还仅仅局限于细胞培养基内,而要获得真正适用于人类的疗法还有相当长的路要走。


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