面肩肱型肌营养不良症（下面简称FSHD），是一种遗传性肌肉疾病，主要影响面，肩，上臂，表现为肌无力和肌肉萎缩。因为特征性的翼状肩胛，也被称为小飞侠病。FSHD一般发病于青年期（adolescence），病程因人而异，约20%的患者在50岁之前会失去行走能力¹。FSHD目前没有有效的治疗手段。

FSHD是一种常染色体显性疾病，最初被发现和4号染色体中的D4Z4重复的多态性相关。健康人D4Z4重复在11-150范围内。FSHD有两种亚型，FSHD1占95%，仅由D4Z4重复少于10导致，重复数量越少则疾病越严重。FSHD2占5%，D4Z4重复数8-20，同时伴有一个或多个D4Z4抑制基因的突变。

后续的研究证实，4号染色体中的D4Z4重复是一个高度甲基化的转录抑制区域，当D4Z4重复单元减少，或D4Z4抑制基因突变后，染色质开放从而激活其中基因的转录。其中DUX4基因的激活是FSHD的主要驱动者。

在FSHD病因的确定过程中，荷兰Leiden大学的团队起到了至关重要的作用。Rune R. Frants团队在1992年首先确定了4号染色体重组和FSHD的相关性²。其后，Silvère M. van der Maarel团队在2010年建立了DUX4基因表达和FSHD的因果关系³。

图 1 FSHD和4号染色体的D4Z4重复

图 2 FSHD和DUX4基因的关系

DUX4由424个氨基酸组成，分子量45kD，被认为是一种在胚胎期活跃的转录因子，成年后保持沉默的状态。

FSHD发病过程中，DUX4仅在小部分肌肉细胞（<1%）中表达，在免疫组化中呈现马赛克化的表达方式，这可能是FSHD病程相对较长，发病时间较晚（比起DMD而言）的原因。相比DUX4 mRNA，DUX4蛋白表达更低，仅在1/1000的FSHD myoblast中可以检测的到，分化为myotube后这一比例稍有提高。

图 3 FSHD的病生理

健康细胞中，通过转染实现DUX4的高表达可直接导致细胞凋亡。这一方面证明了DUX4高表达带来的细胞毒性，验证了FSHD中肌肉细胞凋亡的原因；但另一方面，也对后续工具细胞系的建立和药物发现造成了不利的影响。

DUX4高表达导致细胞凋亡的具体原因目前尚不完全清楚。考虑DUX4是一种转录因子，因此推测其下游基因的转录调控可能和细胞凋亡相关。在临床前研究中，DUX4的低表达和马赛克化的表达方式导致现有的检测方式对DUX4自身定量困难，因此在DUX4 siRNA的筛选中，往往不得不关注相对容易定量的DUX4下游基因。小鼠模型中的代表性的下游基因包括Wdfc3，Trim36，Cxcr4等基因的表达。人肌肉细胞系中的下游基因则包括MBD3L2， TRIM43，ZSCAN4，LEUTX和PRAMEF1（或KHDC1L）。

图 4 DUX4 siRNA的筛选 & 在人肌肉细胞中的下游基因

FSHD的流行病学在海外从1950s即有报道，但是在1992年以测序为基础的基因诊断工具普及之前，医师仅能通过发病年龄，家族病史，血生化，肌电图进行诊断，容易导致较大的的偏差。基因诊断工具普及后，从病因和家族谱系入手，FSHD的确诊数量有明显的增加。

结合历史上已有的流行病学的报告，FSHD的全球中位流行率（prevalence）为每10万人1.9例（全球15万人）；如果仅采纳1992年之后的流行病学数据，FSHD的全球中位流行率为每10万人4例（全球32万人）。按区域划分，荷兰在2015年报道了流行率为每10万人15例，全球最高。这一现象和荷兰Leiden大学团队在FSHD领域所做的开创性的工作，更早唤醒社会对FSHD的关注度有密不可分的关系。

图 5 FSHD的流行病学 & 国内的情况

在国内，首个FSHD流行病学的报道来自于福建医科大学附属第一医院神经内科王志强主任的团队，他们统计了国内997个病例的情况和分布，预计全国的流行率为每10万人0.075例，相比福建省内则为每10万人0.71例。结合上文全球的流行率数据和荷兰的情况，我们推测福建省的数据具备较高的代表性，国内FSHD的患者总数应在1万人左右。

相比全球的情况，国内的FSHD患者表现为发病年龄更低，D4Z4重复数量更少-病症更严重的两大特征。例如国内的中位发病年龄为16岁，而荷兰为20岁，意大利为33岁；国内D4Z4重复的中位数量为5，而荷兰为5.8。这一定程度上也反映了国内FSHD诊断的滞后和社会关注度的相对缺失。

历史上，以增肌，免疫调节，抗肌萎缩等策略针对FSHD开展了多次临床实验，但没有任何成功案例被报道。目前的临床阶段实验药物主要以沉默DUX4基因，或者阻断DUX4蛋白作为主要的治疗策略。

图 6 FSHD的临床开发历史总结

在细胞层面，DUX4的低表达导致现有的检测方式对DUX4自身定量困难，因此不得不关注相对容易定量的DUX4下游基因，这里不再赘述。在整体动物层面，DUX4高表达带来的细胞毒性和马赛克化表达方式也对动物模型的建立和种群扩繁造成了不利影响。

最早的FSHD动物模型来自于Leiden的Silvère M. van der Maarel团队在2013年的工作，将患者的致病基因区段插入小鼠的17号染色体，但是多数动物没有表型。其后2014年明尼苏达大学的Michael Kyba将同一段序列插入小鼠的X染色体，并且使用Dox诱导，成功检测了DUX4蛋白的表达，但是出现了DUX4泄露（leaking）和雄性大量死产的情况，模型动物的扩繁遇到很大挑战。

图 7 早期的FSHD动物模型

其后Michael Kyba团队发现泄露主要是和天然polyA尾巴的通读相关，并对模型进行了持续改进。同时内华达大学的Peter Jones团队在2018年开发了FLExDUX4模型，通过将DUX4反向插入小鼠6号染色体的Rosa26位点解决了泄露的问题，小鼠除了脱毛（还不清楚原因）在活产率上不再有雌雄差异。FLExDUX4模型不仅可以进行传统中的杂合子扩繁，也可以进行纯合子扩繁，对于动物种群的维持有很大的帮助。

FLExDUX4模型已经商品化，是目前多数制药公司采用的模型。Peter Jones团队也在FLExDUX4模型基础上，通过和Cre动物杂交开发了诱导模型，进一步实现了对DUX4表达的时空控制。

图 8 FLExDUX4模型

目前国内缺少FSHD模型的供应商。FLExDUX4模型虽然可以从海外购买，但是DUX4的表达较低（这也是为什么纯合子依然可以扩繁的原因之一），表型也相对温和，虽然可以评估DUX4敲低和下游基因的变化，但如果以评估肌肉功能为目的，则不是最好的选择。

作为国内首批开发抗体-核酸偶联（AOC）药物的创新药企业，迦进生物立志于开发AOC药物的方式治疗FSHD。成立一年多来，我们在FSHD领域积累了大量的前期工作，同时和国内的合作伙伴一起，正在开发可稳定扩繁的专属FSHD疾病模型。

多个来源的数据表明，抗体-核酸偶联药物用于治疗骨骼肌，心肌和膈肌的疾病不仅需要关注递送效率上也需要关注不同组织的起效剂量（EC50）。例如，Avidity的数据表明，虽然抗体-核酸偶联药物递送siRNA进入心肌的能力是骨骼肌的10倍，但siRNA在心肌的沉默效率不到骨骼肌的1/10。在PMO的药效研究中也有类似的报道。

图 9 基于TfR1的抗体-核酸偶联药物的递送和药效

FSHD主要影响面肩肱的肌肉，没有显著的心肌和膈肌的表型。因此相比DM1与DMD这类需要重点关注心衰和膈肌衰竭的疾病，抗体-核酸偶联药物用于治疗FSHD在递送和药效压力稍低。面肩肱的空间位置，提供了静脉注射外更多给药途径的选择。抗体-核酸偶联药物耐受较好，不需要使用具有系统毒性的阳离子脂质。因此，我们对于抗体-核酸偶联药物治疗FSHD的前景保持乐观。

今年6月20日，迦进生物首次参加第二届世界FSHD关注日的活动，并且和国内外的行业领袖、患者代表进行了深入的沟通交流。作为一家药物研发公司，我们欣喜的看到，近年来，在临床医师不懈的努力中，在蔻德，FSHD China等慈善基金会和患者联盟的支持和倡导下，国内的社会大众对FSHD群体的关注度在不断提升。只争朝夕不负韶华，迦进期待和社会各界共同努力，早日为国内FSHD患者提供可及、可负担、临床医生认可的药物。

图 10 世界FSHD日和橙子微笑挑战