【佳学基因检测】软骨发育低下基因检测

基因检测与个性化治疗介绍

罕见骨病占所有出生缺陷的 5%，但很少有骨病能得到个性化治疗。以基因解码技术为驱动的基因诊断、分子技术和治疗技术的发展正在带来无与伦比的治疗方案的改进。佳学基因检测探讨遗传性骨骼疾病（GSD）不断发展的治疗前景；关键条件和关键差异。

基因解码分析结果

除了超过 25 个遗传性骨骼疾病（GSD）中的几种新型疾病缓解疗法之外，还讨论了 20 多种个性化疗法。佳学基因检测收集的治疗方法处于从临床前研究到临床试验和批准药物的不同阶段，包括：用于治疗 X 连锁低磷血症的 Burosumab、用于治疗遗传性多发性外生骨疣的 Palovarotene、用于治疗干骺端软骨发育不良（Schmid 型）的卡马西平、用于治疗骨质疏松症假神经胶质瘤综合征的碳酸锂和抗硬化素治疗以及用于骨质疏松症的新疗法。佳学基因还介绍了软骨发育不全、成骨不全 (OI)、磷酸酶减退 (HPP)、进行性骨化性纤维发育不良以及 OI 和 HPP 临床前研究中的 RNA 沉默疗法的治疗进展。根据基因解码的研究，尽管罕见病药物开发面临挑战，但对于遗传性骨骼疾病（GSD）疗法来说，现在是一个激动人心的时刻。在讨论新兴疗法时，佳学基因也探索从药物再利用到子宫内干细胞移植的药物开发新方法。我们强调对骨病理生理学、遗传途径和开发 GSD 基因疗法的挑战的进一步了解。

本文关键词

骨骼、骨骼、发育不良、罕见、遗传、遗传、治疗、个性化、针对性

佳学基因对于遗传性骨病的介绍

罕见骨病占所有出生缺陷的 5%，是全世界残疾的重要原因，但它们仍然是一组难以治疗的疾病。在《骨科基因检测项目及其基因数目要求》所介绍的遗传性骨骼疾病 (GSD) 的疾病分类学和分类中，有 436 个遗传性骨骼疾病（GSD）涉及数百个致病基因。对遗传性骨骼疾病（GSD）基本病理生理学途径的进一步了解加速了人们对相关个性化治疗的思考与应用。

对骨骼疾病治疗进展的回顾过程中，我们注意到，起初都专注于众所周知的稀有条件；软骨发育不全 (ACH)、成骨不全、低磷酸酯酶症、进行性骨性纤维发育不良 (FOP) 和粘多糖沉积症（MPS，类型；I-II、IVa、VI）。随后，针对其他骨骼疾病的进一步疗法被开发出来，例如：遗传性多发性外生骨疣 (HME)、干骺端软骨发育不良 Schmid 型 (MCDS)、骨硬化、X 连锁低磷血症 (XLH)、MPS IIIB (Sanfillippo B) 和 MPS VII (Sly)，以及 ACH 和 OI 的扩大治疗。

对于临床医生来说，跟上这些进展是很困难的。佳学基因总结了遗传性骨骼疾病（GSD不断发展的治疗前景，讨论了正在开发或使用的靶向治疗的遗传性骨骼疾病（GSD，探讨了病症/治疗的基因组基础，并在相关的情况下讨论了临床诊断，考虑了主要差异。“了解”条件及其微妙之处非常重要，以便可以准确评估和应用基因组、外显子组/基因组测序的基因检测所带来的变异，并能够识别新的表型。

骨科疾病致病基因鉴定基因解码对治疗的帮助

FGFR3 谱系疾病

成纤维细胞生长因子受体 3 基因 ( FGFR3 ) 突变会导致一组常染色体显性遗传疾病，其严重程度依次递减包括：致死性发育不良 (TD)、软骨发育不全 (ACH) 和软骨发育不全 (HCH)。FGFR3 负向调节软骨内骨化，因此激活FGFR3突变会限制软骨内生长，导致身材矮小。FGFR3 信号传导的永久激活会激活两个细胞内信号级联；STAT-1（信号转导器和转录激活剂，导致软骨细胞转化为骨的减少）和 MAPK（丝裂原激活蛋白激酶，导致细胞外基质 (ECM) 的产生减少。

致死性发育不良 (TD)是最常见的致命性骨骼疾病之一。患者出现严重的小肢畸形、大头畸形、额叶隆起和胸廓体积缩小。

ACH 是导致身材不成比例矮小最常见的产后原因。与致死性发育不良 (TD)不同，ACH 的肢体缩短程度较轻，呈根状缩短，伴有多余的皮肤褶皱、髋部和肘部旋转减少以及干骺端张开。典型的面部特征包括：巨大头畸形、额叶隆起、鼻梁凹陷、牙齿拥挤、中面部发育不全（给人下巴突出的印象），以及三叉戟形手、膝内翻和短指。ACH 与许多骨科、神经系统、呼吸系统和耳鼻喉科并发症有关，例如枕骨大孔狭窄、颅颈不稳定、睡眠呼吸暂停、限制性和阻塞性肺病、脊柱侧凸、椎管狭窄、复发性耳部感染、慢性疼痛和肥胖。该病的发病率为 25,000 例活产儿中就有 1 例，并且 80% 的病例是新发的。大约 97% 的 ACH 病例是由FGFR3的 G380R 取代引起的，导致配体依赖性功能获得（通过 FGFR3 二聚体稳定），尽管对于我们在下面讨论的生物学机制存在不同的立场。

HCH 的表现比 ACH 更轻微（肢体不对称和身材矮小不太明显，放射学检查结果也更轻微）。HCH 患者的预期寿命正常，而历史文献表明，由于上述并发症，ACH 患者的寿命平均缩短 10 年（特别是 4 岁以下儿童，由于脑干受压导致猝死）。最近的文献表明，由于更好的监测和更新的治疗方法，寿命更接近正常。大约 70% 的 HCH 病例是由 FGFR3 突变引起的（其余病例的原因未知，但问题仍然是这些病例是否真的是 HCH），其中超过 90% 是由 N540K 突变引起的（约 70 年内 C > A） %，C > G 约 30%）。FGFR3 上已知的其他 20 多种突变包括：N540 T、N540S 和 I538V。生长激素 (GH) 用HCH。

表格1：FGFR3基因相关骨骼疾病及相对差异

FGFR3 谱系疾病
围产期致死率四肢严重不成比例，身材矮小，胸窄，肋骨短，肺部发育不全，巨头畸形，	寿命缩短*（见上文）四肢身材矮小、短指、前额突出的大头畸形、中面部发育不全、鼻梁扁平、后凸/前凸、内翻/外翻畸形	正常寿命四肢轻度不成比例身材矮小，头围增大，相貌正常。
最常见的突变；R248C 和 K650E	G380R	N540K

FGFR3 谱系疾病

致死性发育不良

软骨发育不全

围产期致死率

四肢严重不成比例，身材矮小，胸窄，肋骨短，肺部发育不全，巨头畸形，

寿命缩短*（见上文）

四肢身材矮小、短指、前额突出的大头畸形、中面部发育不全、鼻梁扁平、后凸/前凸、内翻/外翻畸形

正常寿命

四肢轻度不成比例身材矮小，头围增大，相貌正常。

最常见的突变；R248C 和 K650E

G380R

N540K

基因检测后软骨发育不全可以用的药物制剂：Vosoritide（CNP 类似物）和 TransCon CNP

尽管目前 FDA 尚未批准 ACH 治疗方法，但 Biomarin 已开发出 Vosoritide (BMN111)，这是一种源自天然人类肽的 C 型利尿钠肽 (CNP) 类似物。天然存在的 CNP 由于酶降解而半衰期较短，而 BMN-111 可抵抗酶的蛋白水解活性。CNP 是 FGFR3 的已知负调节因子。它与利钠肽受体 2 (NPR2) 结合，诱导 5'-三磷酸鸟苷 (GTP) 合成环鸟苷-3'.5' 单磷酸 (cGMP)，从而抑制 MAPK 通路。

Vosoritide 可增加 ECM 的产生，与软骨细胞一起充当软骨骨化的模板。但 STAT1 通路并未受到影响。

Vosoritide 的 2 期结果表明，与治疗前的生长速度相比，安全性良好，年生长速度增加了 50%（每日皮下注射 15 μg/kg，持续 12 个月）。2019 年 7 月发表的 2 期研究的进一步结果显示，35 名研究参与者的副作用总体较轻微，其中 30 人完成了研究；2名患者因害怕针头而退出。在 15 μg/kg 和 30 μg/kg 剂量下，年化生长速度可持续长达 42 个月。目前，位于谢菲尔德和伦敦的英国招募中心正在 5-18 岁儿童中进行 15 μg/kg 剂量的 3 期临床试验（NCT03197766 ）。 Vosoritide 在婴儿和儿童中的2 期试验正在进行中（NCT03583697 ）。年幼的儿童（年龄范围，0 至 < 60 个月）。

尽管与护理标准相比，沃索立肽是一个重大突破，但长期结果仍令人担忧。一些 ACH 患者的 CNP 水平升高，表明自然抵抗可能是一个问题。此外，每日皮下注射并不理想。Vosoritide 的寿命较短，导致峰谷比较高，一些患者出现低血压，这与最大血药浓度一致，表明存在因果关系。

在 2 期试验中，身体比例（上身长度与腿长之比）显示 Vosoritide 治疗没有改善，可能是因为 STAT1 通路没有被操纵。

Ascendis Pharma 开发了一种缓释 CNP 类似物 (TransCon CNP)，其中 CNP 与 TransCon 载体结合并受到 TransCon 载体的屏蔽。载体自动水解可实现 7 天以上的可持续释放。在健康成人中进行的 1 期试验已经完成，在 2019 年第三季度进行 2 期试验。

软骨发育不全的药物：TA-46

TA-46 是一种特别旨在改善解剖比例的药物。TA-46 是一种重组 FGFR3 配体捕获剂（人 FGFR3 的可溶形式），最初由 Therachon AG 开发。

早期的基因研究长期以来一直认为 ACH 是由不依赖配体的 FGFR3 激活引起的，为什么配体捕获会有用呢？基因解码的工作表明，FGFR3 的二聚化和过度激活是配体依赖性的，早期和晚期工作之间的差异可能是由于不同的细胞系统造成的，尽管研究结果中没有明确的共识表明导致 FGFR3 的多种机制延长细胞内信号传导。

TA-46 与 FGFR3 的天然配体结合，防止配体与 FGFR3 受体结合/过度激活 STAT1 和 MAPK 通路。因此，TA-46 实际上是一种诱饵受体或“配体陷阱”。因此，TA-46 在更根本的水平上使过度活跃的 FGFR3 信号转导正常化。TA-46已于2018年获得EMA（欧洲医疗机构）和FDA（美国食品和药物管理局）的孤儿药资格认定，1期研究已完成，2期研究计划于2019年底进行。对 ACH 小鼠模型中 sFGFR3（可溶性 FGFR3 蛋白）的研究表明，经过治疗的小鼠的症状得到了缓解，其身体比例与健康野生型 (w/t) 小鼠相似，这比 CNP 显示的鼻肛门长度增加有显着改善。通过从根本上解决问题，TA-46 再次令人兴奋，尽管脱靶效应仍有待观察。

人们希望 TA-46 不仅能增加垂直生长，还能增加骨骼厚度。这可能意味着椎孔宽度增加，从而显着降低椎管狭窄引起的发病率。辉瑞最近收购了 Therachon，因此 TA-46 将被称为 Recifercept。

软骨发育不全的药物制剂：美克洛嗪

早在 2015 年，名古屋大学的松下教授就通过药物再利用，对用 Meclozine（一种常见的止吐药）治疗 3 周的 ACH 转基因小鼠进行了症状缓解。美氯嗪显示出总长度和身体比例的改善。作者预测，对于患有 ACH 的人来说，这种治疗可能相当于身高增加 6-7 厘米。尽管美克洛嗪是一种常用处方药，但安全性和药代动力学数据仅限于成人，因此需要在儿童中进行临床研究。这样一项针对 5-11 岁儿童的试验（单臂、开放、非盲法、非随机）正处于招募阶段（试验 ID；UMIN000033052）。Meclozine 如何驱动 ACH 生长的机制正通过基因解码进行研究，但据认为是由于通过抑制 ERK（细胞外信号调节激酶）与 MAPK 使 FGFR3 信号失活所致。

软骨发育不全的药物制剂：Infigratinib

QED Tx 制药公司开发了 Infigratinib，一种泛 FGFR (1-3) TKI（酪氨酸激酶抑制剂），与其他 FGFR 相比，它对 FGF3 的选择性更强，已在胆管癌患者中显示出有意义的临床活性。Infigratinib 主要阻断细胞内 MAPK 受体（以及 STAT 和 SOX9 通路）的酪氨酸激酶活性，从而阻断下游信号传导。因此，它可以抵消 FGFR3 的过度活跃。ACH 小鼠模型的 1 期试验显示，轴骨和四肢骨骼均得到改善，枕骨大孔异常和椎间盘缺陷得到纠正，不仅通过 MAPK 途径发挥作用，还通过 STAT 和 SOX9 (SRY-Box 9) 发挥作用。据报道，骨生长比 BMN-111 快 2-3 倍，并且没有观察到其他严重副作用，可能是因为与 FGFR1/2 相比，Infagratinib 对 FGFR3 TKI 具有选择性。

表2：软骨发育不全治疗进展总结

药物（开发商）	类型	机制	路线	阶段
沃索罗肽（Biomarin）	小分子肽（CNP类似物）	通过 NPR2 受体阻断 MAPK 通路	每日皮下注射	3
TransCon CNP（Ascendis Pharma）	带 TransCon 载体的小分子肽（CNP 类似物）	通过 NRPB1 受体阻断 MAPK 通路	每周皮下注射	2（2019 年第三季度）
TA-46 (Therachon AG) 即将更名为 Recifercept (辉瑞)	FGFR3受体诱饵	减少 FGFR3 激活	口服	1 (2018)
美克洛嗪	H1拮抗剂	不清楚（？MEK-ERK 抑制）	口服	临床前研究完成
Infigratinib（QED 疗法）	小分子TKI抑制剂	FGFR3 选择性 TKI	口服	临床前研究已完成。