Eteplirsen：杜兴式肌肉萎缩症（DMD）的外显子跳跃疗法
杜兴式肌肉萎缩症DMD (Duchenne Muscular Dystrophy)是一种严重的神经肌肉遗传性疾病，一种X染色体连锁隐性遗传病，国内一般称为杜氏型肌营养不良或假肥大型进行性肌营养不良。而且基本只有男孩子会得。大约每3500个男性婴儿会有1个患这种肌肉萎缩症。DMD是肌营养不良中发病率最高的一型。
由于肌肉细胞呈进行性破坏。若不治疗干预，两岁开始就逐渐表现走路艰难，不能跳跃，到12岁前就失去独立行走能力，进而更加恶化身体的骨骼等。到严重的时候不能控制咀嚼，不能控制排便，心肌萎缩，呼吸肌萎缩，最终因心肺功能衰竭在20~30岁死亡。
还有一种良性亚型，叫BMD（Becker Muscular Dystrophy），称为贝克型肌肉营养不良。由于体内能够保留部分的不完整的抗肌萎缩蛋白，患者通常较晚出现症状（5-15岁），临床表现较轻，发展相对缓慢，病程较DMD更长，寿命通常在50岁以上。
医学界普遍认为DMD是因为编码Dystrophin蛋白的基因突变缺陷引起的。Dystrophin基因定位于Xp21.1-p21.3，为迄今为止发现的人类最大基因，由79个内显子组成。在正常肌肉中，Dystrophin位于肌肉纤维细胞的细胞膜附近，通过α-dystroglycan 把肌肉细胞内的细胞骨架与细胞外的基质连接起来，肌肉才能够发挥正常功能。
当基因的缺失、重复或发生移码突变时，蛋白结构发生较大变化，不能形成有功能的Dystrophin蛋白。
功能缺失Dystrophin蛋白不能定位于细胞膜附近，肌细胞膜失去完整骨架，造成肌细胞膜损伤，肌肉细胞进行性破坏。
Dystrophin蛋白并不是一个传统意义上的药物靶点如GPCR、受体、离子通道、酶等，他是迄今为止发现的人类最大基因，约2400kb，79个内显子组成，因此很难使用传统意义上的药物去回复蛋白功能。
但研究人员从BMD病人找到了灵感： BMD肌营养不良的病人，他们病情较轻，进展较慢，病人平均寿命能够达到50岁以上，BMD病人Dystrophin基因突变并不改变翻译阅读框架结构，且具有部分功能。科学家们通过外显子跳跃药物实现在DMD病人中表达有部分功能的Dystrophin蛋白（类似BMD病人体内蛋白），可能会大大缓解病情。
究竟外显子跳跃药物是什么呢？想要了解外显子跳跃首先要理解mRNA的可变剪接。大多数真核生物的基因均由多个外显子及内含子构成。基因表达过程中，基因被转录成包含多个外显子及内含子的Pre-mRNA，Pre-mRNA在间接复合体的作用下切除内含子，连接外显子，形成mRNA并在细胞质内翻译成蛋白质。
真核细胞pre-mRNA的剪接位点处存在一定的序列保守性，内含子5’端（供体位点）和3’端（受体位点）的碱基几乎都是GT和AG，因此称为GT-AG规则。有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点)产生不同的mRNA剪接异构体，这一过程称为可变剪接(或选择性剪接, alternative splicing)。在剪接过程中在哺乳动物中，外显子跳跃是可变剪接的最常见形式。
外显子跳跃药物的作用机制与可变剪接类似，外显子跳跃是通过药物改变mRNA剪接方式，跳过DMD病人产生错误的外显子，表达类似BMD病人仍具有部分功能的Dystrophin蛋白，治疗DMD疾病。其核心有二：1. 靶蛋白有多个外显子，缺失部分外显子后蛋白仍有全部或部分功能；2.通过靶向pre-mRNA剪切位点产生可变剪接mRNA。
Dystrophin在转录后形成包含外显子内含子的 pre-mRNA，在细胞内被剪接复合体识别，通过剪切，形成mRNA，然后翻译成为蛋白质。是一段靶向Dystrophin Pre-mRNA的反义核酸类似物，其序列为CTCCAACATCAAGGAAGATGGCATTTCTAG。
其序列与细胞内Dystrophin 的Pre-mRNA中第51号外显子及其前部的剪切信号配对，并特异性结合，阻断了剪切必须的信号序列，形成不能够被剪接复合体识别的结构。剪接复合体跳过产生错误蛋白的51号内显子，产生缺少51号外显子的mRNA，通过外显子跳跃的方式实现可变剪接，产生类似BMD病人的具有部分功能的Dystrophin蛋白，减轻DMD症状。
正常人Dystrophin蛋白：
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BMD病人Dystrophin蛋白：
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DMD病人蛋白突变：
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DMD病人exon skipping疗法：
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Eteplirsen本质是寡聚核酸类似物。核酸类药物本身的稳定性较差，蛋白结合率高，容易被核酸酶降解，且容易被TLR识别，发生自身免疫反应；为了提高成药性，对核酸的核糖骨架进行修改，以PMO（phosphorodiamidate morpholino oligomers）为骨架（如下）。
修饰后的核酸解决了上述问题，电荷中性大大降低了蛋白结合率及脱靶效应，不激活TLR通路，半衰期达到3-5小时，提高了成药性。
参考文献：
Aartsma-RusA, van Ommen GJ. Progress in therapeutic antisense applications forneuromuscular disorders. Eur J Hum Genet.2010 Feb;18(2):146-53. doi: 10.1038/ejhg.2009.
Kole R, Krainer AR, Altman S. RNA therapeutics: beyond RNA interference andantisense oligonucleotides. Nat Rev DrugDiscov. 2012 Jan 20;11(2):125-40. doi: 10.1038/nrd3625.
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