杜氏肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy，DMD）是一种罕见的遗传性疾病。DMD通常在儿童时期就开始表现出来，主要症状包括肌肉无力、肌肉萎缩、步态异常、体重下降、呼吸困难和心脏病等。病情会逐渐恶化，最终导致瘫痪和早逝。目前，DMD主要依靠一些物理治疗、呼吸治疗和药物治疗手段来减轻症状和延缓病情发展。
DMD主要发生在男性儿童身上。这是因为DMD是一种X连锁隐性遗传疾病，由于缺少X染色体上的dystrophin基因而引起。dystrophin蛋白（抗肌萎缩蛋白）是肌肉细胞中的重要成分，缺乏它会导致肌肉逐渐萎缩和弱化。因此，当男性仅有的X染色体上dystrophin基因有缺失或突变，就会导致DMD。而女性即使一个X染色体上的dystrophin基因有缺失或突变，另一个正常的X染色体可以进行弥补，因此女性患DMD的情况非常少见。
然而，DMD存在多种形式的dystrophin基因突变。dystrophin基因共有79个外显子，其中约60%-70%的DMD病例为大片断的外显子缺失，约5%的病例为外显子重复，剩下约30%的病例为点突变、微小的插入或缺失以及编码外突变等。不同的基因突变类型将导致差异的临床表现，所需的基因编辑策略也各不相同。
目前，一些基于dystrophin依赖的外显子跳跃治疗的已获得临床批准。这些方法通过递送反义寡核苷酸（antisense oligonucleotides，ASO），与dystrophin基因在转录过程中合成的未经剪切处理的mRNA前体分子（即pre-mRNA）结合，从而促进跳过特定的外显子，使得剩余的外显子可以连接起来形成一个截短的、但具有部分功能的dystrophin蛋白，使患者转变为类似于另一种不太严重的肌营养不良症的较温和疾病表型。但这类疗法的局限性也很明显，只能针对少数具有特定突变类型的DMD患者。
图1 a.外显子50缺失的患者，剪接过程会产生阅读框破坏的mRNA，导致功能性dystrophin蛋白缺失；b.单外显子跳跃仅适用于具有特定变异（此处为外显子50）的患者（图源：[1]）
另外，我们曾在《首个接受基因编辑技术CRISPR的患者，在治疗过程中死亡》一文中报道过CRISPR技术上调dystrophin蛋白的首次人体试验，然而令人叹息的结果，为基因编辑技术的研究和应用蒙上了一层阴影。
4月5日，一项发表在FASEB杂志上的新研究“Acute, next-generation AMPK activation initiates a disease-resistant gene expression program in dystrophic skeletal muscle”报道了一种新型小分子，能够克服DMD一些灾难性的症状，或将以此为契机开发出治疗DMD的有效方法。
图2 研究成果（图源：[2]）
先前的研究表明，促进腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）的活性可以减轻肌肉营养不良或消瘦的症状，这部分归功于上调了肌营养相关蛋白（utrophin）。utrophin蛋白是一种内源性表达的dystrophin蛋白功能同源物，在缓慢、氧化的肌纤维中丰富存在。此外，AMPK还能在营养不良肌肉中诱导受损自噬程序，以及增强肌肉干细胞的生理状况和肌肉再生。然而，因缺乏效力或存在有害的脱靶效应，以往的一些AMPK激动剂均未能进入临床。
在最新的这项研究中，名为MK-8722的新一代口服AMPK激动剂被饲喂给患有肌营养不良症的小鼠。结果表明，单剂量的给药能够在营养不良骨骼肌中引发AMPK活性，并由此刺激广泛的下游信号传导和基因表达程序，这表明其具有更强的抗病表型。相对于其他 AMPK激动剂，如AICAR和二甲双胍，MK 在多种细胞类型中能引发更高的激酶活性并具有高特异性。这表明新一代AMPK激动剂未来有望成为治疗DMD有效且实用的平台，而不必关心具体的突变类型。此外，作者还指出，为了更全面地了解AMPK对病态肌肉和正常肌肉修复/再生情况下肌肉干细胞表达和功能的影响，需要在一系列不同时间段内使用慢性或急性剂量进行研究。不过，这项研究还无法解答关于长期适应的问题。
下一步，研究人员将通过更多的测试来验证该AMPK激动剂在肌营养不良动物身上长期给药的安全性和有效性。研究的第一作者、加拿大麦克马斯特大学理学硕士、博士候选人Sean Ng表示：“我们的工作证明了这类新型AMPK激动剂在DMD和其他神经肌肉疾病中的治疗潜力。我们希望这些发现能够扩展到目前正在进行的其他新型AMPK激动剂的临床试验中。如果成功，不论何种突变引起了疾病，这些疗法都将重新定位，成为治疗DMD的高性价比方法。”
参考资料：
[1]Himič, V., Davies, K.E. Evaluating the potential of novel genetic approaches for the treatment of Duchenne muscular dystrophy. Eur J Hum Genet 29, 1369–1376 (2021). https://doi.org/10.1038/s41431-021-00811-2
[2]Ng SY, Mikhail AI, Mattina SR, et al. Acute, next-generation AMPK activation initiates a disease-resistant gene expression program in dystrophic skeletal muscle. FASEB J. 2023 May;37(5):e22863. doi: 10.1096/fj.202201846RR.
