抑制酸性鞘磷脂酶(SMPD1)可提升SMN蛋白水平：鞘脂代谢与脊髓性肌萎缩症(SMA)治疗新策略

　　本研究针对脊髓性肌萎缩症(SMA)治疗难题，通过计算生物学筛选发现酸性鞘磷脂酶基因SMPD1是SMN蛋白的负向调控因子。研究人员采用多学科方法验证了抑制SMPD1可显著提升SMN水平，并证明抗抑郁药氯米帕明(Clomipramine)能通过抑制SMPD1增加SMN表达，改善运动神经元变性。该研究为SMA提供了新的治疗靶点和药物重定位策略。

　　

脊髓性肌萎缩症(SMA)是一种罕见的遗传性神经肌肉疾病，作为导致婴儿死亡的首要遗传病因，其主要特征为进行性运动神经元变性和骨骼肌萎缩。该疾病由SMN1(Survival Motor Neuron 1)基因的缺失或突变引起，导致生存运动神经元(SMN)蛋白缺乏。SMN蛋白广泛表达于各种组织，参与剪接体核心组分Sm环的组装，对mRNA剪接至关重要。虽然人类拥有与SMN1高度同源的SMN2基因，但由于其转录本大多缺乏外显子7，仅能产生约10%的全功能SMN蛋白，因此SMN2拷贝数增加或剪接效率提升成为治疗SMA的关键策略。

目前已有三种针对SMA的疗法获批：诺西那生(Nusinersen)是一种反义寡核苷酸，可修饰SMN2 pre-mRNA剪接；利司扑兰(Risdiplam)是小分子剪接修饰剂；昂斯诺基因阿贝帕尔沃(Onasemnogene abeparvovec)则是基因替代疗法。尽管这些疗法显示出希望，但其长期效果仍需评估，且治疗费用昂贵。因此，寻找能增加SMN蛋白半衰期或改善其定位的新治疗策略具有重要意义。

在这项发表于《Biomedicine》的研究中，研究人员开发了一种多学科研究方案，通过计算生物学方法筛选SMN2负调控基因，并利用携带mCherry标记smn-1基因的秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)模型进行体内验证，最终在SMA患者来源的运动神经元中确认治疗靶点。

研究人员采用的关键技术方法包括：基于公共转录组数据的ASACO算法筛选与SMN1表达谱相反的候选基因；利用CRISPR技术构建表达mCherry::smn-1融合蛋白的线虫模型；通过RNA干扰(RNAi)技术敲低候选基因；使用小分子抑制剂处理；建立小鼠和人多能干细胞分化的运动神经元模型；通过蛋白质印迹、免疫荧光和RT-qPCR进行分子验证。

2.1. SMN基因表达修饰因子的计算发现

研究人员使用ASACO生物信息学工具分析公共转录组数据库，寻找与SMN1表达谱相反的基因。从34个不同的转录组学实验中筛选出192个负相关基因，最终聚焦于9个既具有调控功能、又在线虫中有同源基因且存在已知抑制药物的候选基因，其中SMPD1（酸性鞘磷脂酶）表现出与SMN1最强的负相关性。

2.2. 线虫中SMN-1水平的评估

通过CRISPR技术构建了表达mCherry::smn-1融合蛋白的转基因线虫品系，可实时监测SMN-1蛋白的表达水平和定位。发现SMN-1在所有发育阶段均有表达，在胚胎中表达最高，在幼虫阶段主要表达于头部神经元和神经索。利用该模型证实smn-1 RNAi可显著降低荧光信号强度。

2.3. 线虫中候选基因的RNAi验证

通过RNAi喂养实验验证9个候选基因对SMN水平的影响。发现仅抑制asm-3（人SMPD1的线虫同源基因之一）可显著增加SMN-1表达水平，而其他同源基因asm-2的抑制无此效果，提示功能特异性。

2.4. SMPD1抑制药物提升线虫SMN-1水平

使用三种已知的SMPD1抑制剂（氯米帕明、地昔帕明和氨氯地平）处理线虫，发现三者均能剂量依赖性地增加SMN-1水平。氯米帕明在成虫阶段短期处理（48小时）也能显著提升SMN-1，且对表达无关mCherry的对照线株无影响，表明效果特异于SMN-1。

2.5. 降低内源SMPD1提升哺乳动物运动神经元SMN蛋白水平

在分离的小鼠运动神经元和SMA患者iPSC分化的运动神经元中，利用shRNA敲低SMPD1，发现可显著增加SMN蛋白水平，证实了SMPD1作为SMN负调控因子的保守性。

2.6. 人SMA成纤维细胞中SMPD1蛋白水平未改变

在SMA患者成纤维细胞中，虽然SMN蛋白水平显著降低，但SMPD1在蛋白、mRNA和免疫荧光水平均与对照无显著差异，提示SMPD1的上调可能具有细胞类型特异性。

2.7. 氯米帕明处理对SMA成纤维细胞的影响

氯米帕明处理可剂量依赖性地增加SMA成纤维细胞中的SMN蛋白水平，20μM处理同时降低SMPD1水平，表明药物通过抑制SMPD1发挥功能。

2.8. SMA运动神经元中SMPD1水平升高

在SMNΔ7小鼠模型分离的运动神经元和SMA患者iPSC分化的运动神经元中，均发现SMPD1蛋白和mRNA水平显著上调，且与SMN水平负相关，证实SMPD1在SMA病理中的重要作用。

2.9. 氯米帕明处理对SMA运动神经元的影响

氯米帕明处理可显著增加SMA运动神经元中的SMN蛋白和mRNA水平，降低SMPD1水平，并减轻神经突退化，表明其具有改善SMA表型的治疗潜力。

本研究通过多学科方法首次将鞘脂代谢与SMA联系起来，发现SMPD1是SMN的新型负调控因子。研究表明SMPD1在SMA运动神经元中特异性上调，其抑制可通过多种机制增加SMN水平：可能通过降低神经酰胺水平减轻对Akt通路的抑制；减少JNK通路激活；或通过转录因子EB(TFEB)调控溶酶体功能。这些发现为理解SMA的神经元特异性提供了新视角——虽然SMN蛋白广泛表达且主要参与RNA处理，但鞘脂代谢紊乱可能特别影响神经元膜稳定性和信号传导。

更重要的是，研究证实FDA已批准的药物氯米帕明可通过抑制SMPD1增加SMN表达，改善神经突退化，为SMA提供了即时的药物重定位机会。虽然当前实验浓度较高，但新开发的高效SMPD1抑制剂（如KARI 201、ARC39）可能提供更好的治疗窗口。这种计算预测-模式生物验证-人类细胞确认的研究范式不仅为SMA提供了新治疗策略，也为其他罕见病的药物发现提供了可借鉴的路线图。

研究的局限包括尚未在动物模型中验证治疗效果，且神经酰胺水平变化等机制细节需要进一步研究。然而，这些发现无疑开辟了SMA治疗的新方向，将代谢调控与遗传缺陷联系起来，为开发联合治疗策略奠定了基础。