Уровень циркулирующих нейрофиламентов как биомаркёр спинальной мышечной атрофии при генотерапии препаратом онасемноген абепарвовек

Введение

Спинальная мышечная атрофия (СМА) — это орфанное наследственное аутосомно-рецессивное нервно-мышечное заболевание вследствие дегенерации α-мотонейронов передних рогов спинного мозга, характеризующееся прогрессирующими симптомами вялого паралича и мышечной атрофии. Хотя при данном заболевании наиболее сильно выражено именно поражение мотонейронов, в какой-то мере его можно считать системным, т. к. при тяжёлых формах СМА также наблюдаются патологии сердечно-сосудистой системы, поджелудочной железы, печени, головного мозга, скелетной мускулатуры, иммунной системы и др. [1, 2].

Большинство пациентов со СМА — это дети и подростки. СМА — второе по частоте наследственное аутосомно-рецессивное заболевание, его частота составляет 1 на 6000–10 000 новорождённых, а частота гетерозиготного носительства патогенных аллелей, вызывающих СМА, находится в диапазоне 1 : 40–1 : 50 [3]. При отсутствии необходимой терапии СМА остаётся основной причиной детской смертности от наследственных заболеваний. Существует несколько основных видов терапии СМА, в том числе генотерапия, что делает необходимой разработку подходов к оценке её эффективности у конкретного пациента.

Молекулярно-генетические основы патогенеза СМА

Относительно хорошо изучены молекулярно-генетические основы патогенеза СМА. В подавляющем большинстве случаев СМА вызвана дефектами гена SMN1, приводящими к дефициту кодируемого этим геном полноразмерного белка SMN-FL (SMN full length). Данный белок участвует во множестве ключевых клеточных процессов, однако особенно важен при нейрогенезе и осуществлении нейромышечной синаптической передачи [4–6]. В геноме человека у гена SMN1 существует практически идентичный ему паралог — ген SMN2, отличающийся от SMN1 только несколькими нуклеотидами. Из этих отличий особенно функционально значима замена нуклеотида С на Т в сайте сплайсинга в экзоне 7 (c.840C>T). Данная замена приводит к тому, что экзон 7, как правило, вырезается при сплайсинге мРНК, а в белке SMNΔ7, который транслируется с этой мРНК, оказывается экспонирована сигнальная последовательность, направляющая его на деградацию (т. е. этот белок нестабилен). В результате только с ~10% мРНК гена SMN2 осуществляется трансляция SMN-FL. В геноме может быть разное количество копий гена SMN2 (от 0 до 5 и более), и существует обратная корреляция между числом копий данного гена и тяжестью заболевания. Принято выделять 5 типов СМА, где: 0 — наиболее тяжёлая форма, при которой смерть наступает в период внутриутробного развития или вскоре после рождения, IV — самая лёгкая форма, при которой продолжительность жизни может не отличаться от таковой у здорового человека. Однако тяжесть СМА лишь отчасти определяется количеством копий гена SMN2, т. к. заболевание может протекать по-разному у пациентов с одинаковым числом копий этого гена, и существуют дополнительные генетические и/или эпигенетические факторы, определяющие особенности патогенеза [7, 8].

Терапия СМА

Существует несколько основных видов терапии СМА. В первую очередь, это генотерапия препаратом онасемноген абепарвовек (ОА; коммерческое название Золгенсма), при которой в клетки доставляется ген SMN1 в составе эписомальной ДНК аденоассоциированного вектора серотипа 9 (AAV9). Также применяется терапия, влияющая на сплайсинг мРНК, транскрибируемой с гена SMN2. Существуют два таких лекарственных препарата (ЛП), прошедших клинические испытания, — препараты на основе антисмыслового олигонуклеотида (нусинерсен, коммерческие названия Спинраза и Лантесенс) или малой молекулы (рисдиплам, коммерческое название Эврисди). Терапия этими ЛП приводит к тому, что во всех клетках, в которые они поступили, увеличивается уровень зрелой полноразмерной мРНК, экспрессирующейся c гена SMN2 с экзоном 7, что приводит к повышению уровня SMN-FL. Совместное применение этих двух видов терапии не исключено. Ведётся поиск дополнительных препаратов, которые можно применять в сочетании с вышеупомянутыми видами терапии [9].

Поскольку тяжёлые формы СМА ведут к инвалидизации и смерти пациента, а вовремя начатое лечение данными ЛП приводит к значительной компенсации патологии, особенно важно своевременно выявить пациентов, нуждающихся в немедленном начале терапии. При этом для ряда пациентов терапия может оказаться недостаточно эффективной, и в таких группах пациентов необходимо выявление мишеней для вспомогательной терапии и определение молекулярных механизмов, приводящих к такой недостаточной восприимчивости к проводимому лечению. Это позволит достигнуть максимальной эффективности проводимого лечения. Очевидно, что для этого необходимо использовать множественные биомаркёры патологических процессов и влияния на них терапии.

Цель работы — оценить клиническую значимость широкого спектра потенциальных биомаркёров именно в контексте одномоментной терапии генотерапевтическим препаратом ОА. Это может позволить выявить наиболее перспективные из них для дальнейшего применения в клинике или, напротив, исключить целесообразность применения некоторых из протестированных биомаркёров для решения данной задачи.

Биомаркеры для оценки эффективности терапии СМА

ОА начал применяться относительно недавно (с 2019 г. в США и с 2020 г. в России), и до настоящего времени отсутствовали масштабные лонгитюдные исследования, оценивающие особенности клеточного ответа на данную терапию, в том числе направленные на выявление клинически значимых биомаркёров.

В то же время есть множество работ, в которых такие биомаркёры использовали для оценки эффективности терапии СМА при лечении значительного числа пациентов другими ЛП. Эти работы обобщены в ряде зарубежных и отечественных обзоров [10–12]. Согласно этим работам наиболее часто в качестве биомаркёров при СМА и терапии ЛП, влияющими на сплайсинг мРНК гена SMN2, используют уровень (в плазме или сыворотке крови, или в спинномозговой жидкости) нейрофиламентов (НФ) — лёгкой цепи НФ (NfL) и фосфорилированной тяжёлой цепи НФ (pNfH). Эти белки есть только в нейронах, в большом количестве находятся в аксонах, и возрастание их уровня в крови или спинномозговой жидкости — это признак массовой гибели нейронов. В ряде работ показано, что уровень NfL и pNfH снижается при эффективной патогенетической терапии СМА, а их базальный уровень может коррелировать с тяжестью СМА и числом копий гена SMN2. При этом необходимо учитывать, что в норме уровень циркулирующих в крови НФ относительно высок в первые месяцы после рождения и снижается по мере взросления. Поэтому важно параллельно с оценкой их уровня в когорте пациентов проводить мониторинг этих маркёров в группе здоровых доноров того же возраста или среди пациентов с заболеваниями, не приводящими к нейромышечной дегенерации, или опираться на опубликованные данные и математические модели, предсказывающие уровень циркулирующих НФ [13].

Циркулирующие нейрофиламенты как биомаркеры при терапии препаратом онасемноген абепарвовек

Ранее в мировой медицинской литературе существовали только две работы по оценке использования уровня циркулирующих НФ как биомаркёров при терапии ОА, обе с неожиданными, неоднозначными результатами.

В исследовании, опубликованном в декабре 2023 г. и оценивающем изменения уровня циркулирующих НФ при терапии ОА, в том числе среди пациентов, получавших до этого нусинерсен и рисдиплам, выявлено парадоксальное резкое увеличение уровня NfL после начала терапии [14] (рис. 1).

Это, возможно, является следствием ответа нейронов на вектор AAV9, в котором ген SMN1 доставляется в нейроны в составе препарата. В самом деле, такой же эффект (увеличение уровня НФ в плазме и сыворотке крови, а также в спинномозговой жидкости после внутривенного или интратекального введения AAV9 векторов) наблюдали у макак (Cynomolgus macaques); снижение уровня циркулирующих НФ до изначального происходило примерно на 75-й день после инфузии [15]. В исследовании на самцах крыс при введении разных доз вектора AAV9 с геном SMN1, в том числе превышающих безопасную концентрацию и приводящих к частичной нейродегенерации, также наблюдалось дозозависимое повышение уровня НФ в ответ на введение вектора AAV9, соответствующее степени его нейротоксичности, оценённой гистологически [16].

В случае пациентов в вышеупомянутой статье M. Flotats-Bastardas и соавт. измерения проводили в сыворотке крови через 1, 2, 6, 10 и 14 мес после начала терапии. Уровень NfL возрастал уже к первому измерению и держался на высоком уровне как минимум до 60-го дня. На 6-й месяц он снижался к уровню, который был на начало терапии (рис. 1). При этом у большинства пациентов наблюдалось значимое улучшение показателей, на которые направлена терапия СМА (моторных функций).

Схожий эффект наблюдали в другом исследовании с похожим дизайном, где уровень NfL и pNfH в сыворотке крови возрастал — хотя и не у всех, а у многих пациентов — при терапии внутривенным введением ОА, при этом измерения проводились примерно каждые 3 мес после его введения [17] (рис. 2).

Примечательно, что предшествующая терапия препаратом нусинерсен или рисдиплам в ряде случаев «сглаживала» пик уровня циркулирующих НФ после начала терапии препаратом ОА в обоих исследованиях (рис. 1, 3).

Число пациентов в обеих работах было невелико, т. е. эти исследования можно считать «пилотными». Так, в исследовании C.R. Alves и соавт. участвовали только 9 пациентов со СМА, получавших терапию нусинерсеном, 7 пациентов, проходивших лечение препаратом ОА, и 6 пациентов, получавших оба вида терапии. В работе M. Flotats-Bastardas и соавт. наивных пациентов было 19, на 1-м и 2-м измерении (1 и 2 мес после начала терапии) — 15, на 3-м (6-й месяц после начала терапии) — 10, на 4-м (10-й месяц после начала терапии) — 6, по завершении исследования на 14-й месяц после начала терапии — 4. Когорта также была довольно неоднородна по возрасту (от 2 до 46 мес), а измерение уровня НФ для некоторых пациентов проводили в другой лаборатории и другим методом (отметим, что принято считать, что эти методы дают сходные результаты [18]. Несмотря на и так небольшое количество пациентов, когорта была неоднородна и в плане наличия или отсутствия предшествующей терапии другими препаратами. Всё это отмечают и сами авторы. Поэтому возникла необходимость дальнейших более масштабных исследований, отвечающих на вопрос, можно ли использовать уровень НФ как биомаркёр при терапии ОА.

В апреле 2025 г. в «Неврологическом журнале имени Л.О. Бадаляна» опубликованы результаты отечественной работы, проведённой на большой когорте пациентов со СМА (79 пациентов), а также в контрольной группе неврологически здоровых детей [19]. Установлено значимое снижение уровня NfL в сыворотке крови пациентов со СМА через 3–6 мес после начала терапии. При этом «парадоксальный пик» увеличения уровня циркулирующих НФ у некоторых пациентов в зарубежных работах наблюдали в основном до 3–6 мес после начала терапии, и начиная с 1-го месяца начинался спад этого «пика» (рис. 1). Крайне небольшое количество пациентов на более поздних сроках после начала терапии в опубликованных зарубежных работах (например, 7 пациентов на 6-й месяц, 4 на 10-й и 3 на 14-й в исследовании M.  Flotats-Bastardas и соавт. [14] не позволяет провести сравнение этих данных с отечественными.

Заключение

Собранные на настоящий момент данные свидетельствуют о том, что уровень циркулирующих НФ, определяемый в сыворотке крови, можно использовать как биомаркёр гибели нейронов, отражающий тяжесть заболевания (или клеточный ответ на вектор AAV9), а также для оценки эффективности терапии препаратом ОА через 3–6 мес после начала терапии. Необходимы дальнейшие исследования в этой области для разработки и оптимизации персонализированной терапии пациентов со СМА.