척수성 근위축증
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1. 개요
척수성 근위축증은 척수의 운동 신경 세포 손상으로 인해 근육이 위축되는 유전 질환이다. 5번 염색체의 SMN1 유전자 돌연변이로 SMN 단백질이 결핍되어 발생하며, 발병 연령과 증상에 따라 I형, II형, III형, IV형으로 분류된다. 현재까지 근본적인 치료법은 없지만, SMN 단백질 생성 증가를 목표로 하는 약물 치료와 호흡 관리, 영양 관리, 근골격계 관리 등 다학제적 접근을 통한 관리가 이루어진다. 유전자 치료, SMN2 대체 스플라이싱 조절, SMN2 유전자 활성화 등을 위한 연구가 진행 중이며, 조기 진단을 위한 신생아 선별 검사도 시행되고 있다.
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척수성 근위축증 | |
---|---|
질병 개요 | |
이름 | 척수성 근위축증 |
영어 이름 | Spinal Muscular Atrophy, SMA |
기타 이름 | 상염색체 열성 근위 척수성 근위축증, 5q 척수성 근위축증 |
임상 정보 | |
분야 | 신경학 |
증상 | 진행성 근육 약화 |
합병증 | 척추측만증, 관절 구축, 폐렴 |
발병 시기 | 돌연변이는 선천적이며 증상 시작 시기는 유형에 따라 다름 |
지속 기간 | 평생 지속 |
유형 | 0형에서 4형 |
원인 | SMN1 유전자의 돌연변이 |
진단 | 유전자 검사 |
감별 진단 | 선천성 근육 디스트로피, 뒤셴 근육 디스트로피, 프래더-윌리 증후군 |
치료 | 지지 요법, 약물 |
약물 | 뉴시너센, 오나셈노진 아베파르보벡, 리스디플람 |
예후 | 유형에 따라 다름 |
빈도 | 10,000명당 1명 |
추가 정보 | |
메쉬 아이디 | D014897 |
유전자 리뷰 엔비케이 | NBK1352 |
유전자 리뷰 이름 | 척수성 근위축증 |
질병 데이터베이스 | 14093 |
질병 데이터베이스 (다중) | 32911 |
국제질병분류 (10판) | G12.0-G12.1 |
국제질병분류 (9판) | 335.0-335.1 |
온라인 멘델 유전형 목록 | 253300 |
온라인 멘델 유전형 목록 (다중) | 253550, 253400, 271150 |
메들라인플러스 | 000996 |
2. 역사
근육을 조절하는 신경세포의 대부분은 척수에 존재한다. 이 신경세포의 신호 전달에 문제가 생기면 근육이 움직이지 않게 되고, 그 결과 근육이 작아지는 현상이 나타나므로 척수성 근위축증이라는 명칭이 붙게 되었다.[151]
척수성 근위축증은 1891년 베르드니히(Werdnig)에 의해 최초로 보고되었다.[152] 1967년경에는 척수성 근위축증을 3가지 타입으로 분류하는 체계가 확립되었다.[152] 1995년에는 척수성 근위축증의 원인이 되는 SMN 유전자가 밝혀졌으며, 이 발견은 척수성 근위축증 동물 모델의 개발과 SMN 단백질 수준을 높이기 위한 치료적 접근에 대한 연구로 이어졌다.[152] 2007년에는 척수성 근위축증 환자의 임상 치료 기준(Standard of care) 문서가 공식화되었다.[152]
3. 원인
척수성 근위축증(SMA)은 대부분 5번 염색체의 특정 유전자인 ''SMN1'' (Survival Motor Neuron 1)의 유전자 돌연변이로 인해 발생하는 유전 질환이다.[20][153][145] 이 돌연변이는 운동 신경 세포 생존 단백질(SMN 단백질)의 결핍 또는 기능 이상을 초래한다.[153]
SMN 유전자와 단백질인간의 5번 염색체는 5q13 유전자 위치에 두 개의 거의 동일한 유전자를 가지고 있다: ''SMN1'' (telomeric form)과 ''SMN2'' (centromeric form)이다.[154] 건강한 사람의 경우, ''SMN1'' 유전자가 주로 SMN 단백질을 생산한다. 이 단백질은 이름처럼 운동 신경 세포의 생존과 기능 유지에 필수적인 역할을 한다.[21] 구체적으로 SMN 단백질은 운동 신경 세포 내에서 단백질 정보를 전달하는 RNA(mRNA)를 만드는 과정에 중요하며, 세포가 스스로 죽는 과정인 세포자멸사(apoptosis)를 억제하는 역할도 한다.[154]
''SMN1'' 유전자와 ''SMN2'' 유전자는 매우 유사하지만, 결정적인 차이가 존재한다. ''SMN2'' 유전자는 엑손 7번의 특정 뉴클레오타이드 하나가 ''SMN1''과 다르다 (''SMN1''은 시토신(C), ''SMN2''는 티민(T)).[21][154] 이 작은 차이로 인해 ''SMN2'' 유전자는 대체 스플라이싱 과정을 거치게 되어, 생산되는 단백질의 약 80~90%는 불안정하고 기능이 없는 짧은 형태(SMNΔ7)가 되며, 오직 10~20%만이 완전한 기능을 가진 SMN 단백질(SMN-fl)로 만들어진다.[21]
질병 발생 기전SMA 환자의 약 95% 이상은 ''SMN1'' 유전자에 돌연변이가 발생하여 정상적인 SMN 단백질을 만들지 못한다.[155][156][157][145] 가장 흔한 돌연변이는 엑손 7이 통째로 없어지는 결실(유전학)이며,[22] 때로는 다른 점 돌연변이가 원인이 되기도 한다. ''SMN1'' 유전자가 제 기능을 하지 못하면, 신체는 부족한 SMN 단백질을 ''SMN2'' 유전자에 의존하여 일부 공급받는다.
그러나 ''SMN2'' 유전자만으로는 충분한 양의 기능성 SMN 단백질을 만들 수 없기 때문에, 시간이 지남에 따라 척수 앞뿔과 뇌의 운동 신경 세포가 점차 손상되고 죽게 된다. 운동 신경 세포의 손실은 해당 신경 세포의 지배를 받는 골격근으로 신호 전달을 감소시키며(신경 지배 상실), 이는 근육의 수축 활동 저하와 점진적인 근위축(근육 약화 및 소실)으로 이어진다. 일반적으로 아래 사지 (해부학) 근육이 먼저 영향을 받고, 이후 위 사지, 척추, 목 근육 순서로 진행되며, 심한 경우 호흡과 저작에 관여하는 근육까지 영향을 받는다.[58] 근위부 근육이 원위부 근육보다 더 일찍, 더 심하게 영향을 받는 경향이 있다.[58]
SMN2 유전자 복제 수와 증상SMA 증상의 심각도는 환자가 가지고 있는 ''SMN2'' 유전자의 복제 수와 관련이 깊다. ''SMN2'' 유전자 복제 수가 많을수록 더 많은 양의 기능성 SMN 단백질을 생산할 수 있어, ''SMN1'' 유전자의 기능 상실을 더 잘 보완하고 증상이 경미해지는 경향이 있다.[24]
하지만 ''SMN2'' 복제 수와 증상 심각도 사이의 관계가 항상 절대적인 것은 아니며, 다른 유전적 또는 환경적 요인들도 질병의 표현형에 영향을 미치는 것으로 보인다.[24]
NAIP 유전자''SMN1'' 유전자 근처에는 NAIP(Neuronal Apoptosis Inhibitory Protein) 유전자도 존재한다. 이 유전자는 이름에서 알 수 있듯이 세포자멸사 과정에 관여하는 것으로 추정되며, SMA의 증상 발현에 영향을 줄 수 있다. 드물게 형제간에 다른 유형의 SMA가 나타나는 경우, ''NAIP'' 유전자의 변이나 ''SMN2'' 복제 수의 차이가 원인일 수 있다.
유전 양식척수성 근위축증은 상염색체 열성 방식으로 유전된다. 이는 질병 유전자가 성염색체가 아닌 상염색체에 위치하며, 부모 양쪽으로부터 각각 하나씩, 총 두 개의 돌연변이 유전자를 물려받아야 질병이 발생한다는 의미이다.[145] 부모는 각각 돌연변이 유전자를 하나씩만 가지고 있어 증상이 나타나지 않는 보인자일 수 있다. 부모가 모두 보인자인 경우, 자녀가 SMA를 가지고 태어날 확률은 25%(1/4)이다.[145] 약 2~4%의 경우는 부모로부터 유전되지 않고 새로운 돌연변이(''de novo'' mutation)에 의해 발생하기도 한다.
유병률 및 보인자SMA는 특정 인종에 국한되지 않고 모든 인종 그룹에서 발생한다. 전체 SMA의 유병률은 인구 10,000명당 약 1명 정도이며, 약 50명 중 1명꼴로 SMA 유전자의 보인자인 것으로 추정된다.[25][26] 보인자라고 해서 건강상의 문제가 발생하는 것은 아니다.
4. 증상 및 분류
척수성 근위축증(SMA)은 영아기부터 성인기까지 매우 다양한 중증도와 증상을 보이는 신경근육계 질환이다.[13] 과거 유전적 원인이 밝혀지기 전에는 증상의 차이에 따라 다른 질병으로 여겨지기도 했으나, 1990년대 이후 동일한 유전적 기반을 가진 질환의 스펙트럼으로 이해되고 있다.[10][13]
주요 증상으로는 몸통과 팔다리의 몸통 가까운 부분(근위부)에서 시작되는 근력 저하와 근위축이 특징적이다. 질환의 심각성은 매우 다양하여, 출생 직후부터 심각한 증상을 보이는 경우부터 성인이 되어 경미한 증상이 나타나는 경우까지 넓은 범위를 포괄한다.
임상적으로는 주로 발병 시기와 환자가 도달할 수 있는 최대 운동 기능 수준에 따라 전통적으로 제1형부터 제4형(때로는 제0형 포함)으로 분류해왔다.[158][10][13] 현재는 이러한 유형 구분이 명확한 경계를 가지기보다는 연속적인 증상의 스펙트럼을 나타낸다는 견해가 일반적이지만,[10] 전통적인 분류는 여전히 임상 연구나 치료 접근법을 결정하는 데 참고 기준으로 사용되고 있다. 또한, 치료적 관점에서는 환자의 실제 기능 상태에 따라 "앉지 못하는 사람(non-sitter)", "앉는 사람(sitter)", "걷는 사람(walker)" 등으로 분류하기도 한다.
4. 1. 증상
척수성 근위축증(SMA)의 증상은 질환의 유형, 단계, 개인차에 따라 매우 다양하게 나타난다. 일반적으로 나타나는 증상은 다음과 같다.[19]- 사지의 심부건 반사 소실 (무반사증)
- 전반적인 근력 저하, 근육긴장저하(몸에 힘이 없고 늘어지는 경향), 주로 몸통과 가까운 근위부 근육이 원위부 근육보다 더 심하게 영향을 받는다.[58]
- 안면근 기능 저하
- 혀 근육의 섬유속성 연축(떨림)
- 앉기, 서기, 걷기와 같은 운동 발달 지연
- 호흡 근육 약화로 인한 호흡 곤란, 약한 기침 및 울음소리(영아), 폐나 목의 분비물 축적[19]
- 심한 유형에서 복근만 사용하여 호흡하기 때문에 나타나는 종 모양의 몸통
- 빨기 또는 삼키기 어려움[19]
- 어린 아이의 경우 앉을 때 개구리 다리 자세 (고관절 외전 및 무릎 굴곡)

척수성 근위축증은 발병 시기, 중증도, 임상 소견 등을 기준으로 제1형부터 제4형까지 분류된다.[158]
유형 | 다른 이름 | 발병 시기 | 주요 증상 및 특징 |
---|---|---|---|
제1형 | 베르드니히-호프만병 (Werdnig-Hoffmann disease) | 출생 후 6개월 미만 | 가장 흔하고 심각한 유형 (약 50%). 전신적인 심한 근력 저하 및 근육긴장저하(플로피 인펀트). 임신 중 태동 약화 가능성. 도움 없이 앉기 불가능, 머리 가누기 불가능. 안면근 약화, 빨기/삼키기 어려움, 흡인, 호흡 부전 동반. 늑간근 약화로 인한 기이 호흡(흡기 시 흉부 함몰). 혀의 섬유속성 연축, 심부건 반사 소실. 인공 호흡기 없이는 평균 6~9개월 생존, 대부분 2년 이내 사망. |
제2형 | 듀보비츠병 (Dubowitz disease) | 출생 후 7~18개월 | 중간 정도의 심각도. 지지 없이 앉을 수 있으나 서거나 독립적인 보행 불가능. 혀의 섬유속성 연축, 손가락 떨림. 심부건 반사 감소 또는 소실. 점진적인 척추측만증 및 관절 구축 발생 가능. 호흡기 감염 시 호흡 부전 위험. 유아기까지 생존 가능. |
제3형 | 쿠겔베르크-벨란더병 (Kugelberg-Welander disease) | 출생 후 18개월 이후 | 경증 유형. 독립적인 보행 가능. 점진적인 근력 저하 시작 (넘어지기 쉬움), 진행 시 보행 및 일어서기 어려워짐. 일부는 소아기에 휠체어 등 보조기 필요. 척추측만증이 흔히 발생. 보행 능력을 잃으면 비만, 골다공증 위험 증가. |
제4형 | 성인 발병형 | 성인기 (주로 30세 이후) | 가장 경미한 유형. 근력 저하가 서서히 시작됨. 보행 가능하며, 호흡이나 영양 문제는 거의 없음. 척추측만증은 드묾. 중증도는 다양함. 근위축성 측삭 경화증(ALS) 중 상위 운동 신경원 징후가 없는 경우와 감별 필요. |
4. 2. 분류
척수성 근위축증(SMA)은 발병 시기, 증상의 중증도, 침범 부위, 유전 양상 등 임상적 기준에 따라 전통적으로 제1형에서 제4형으로 분류된다.[158] 유전학적 원인이 밝혀지기 전에는 다양한 증상 발현이 서로 다른 질병으로 여겨져, 어린 아이들에게 나타나는 심각한 형태는 '''베르드니히-호프만병'''으로, 발병 시기가 늦고 증상이 비교적 경미한 경우는 '''쿠겔베르크-벨란데르병'''으로 불렸다.[13]1990년대에 이러한 질병들이 실제로는 동일한 유전적 원인을 가진 질환의 다양한 표현형, 즉 하나의 스펙트럼을 형성한다는 사실이 밝혀졌다.[10][13] 현재는 척수성 근위축증의 표현형을 명확한 아형으로 나누기보다는 증상의 연속성을 가진 단일 질환으로 보는 것이 일반적인 견해이다.[10] 그럼에도 불구하고, 아래 표에 요약된 전통적인 분류법은 여전히 임상 연구에서 사용되며, 치료 접근법을 결정하는 기준으로 활용되기도 한다.
유형 | 관련 에포니즘 | 일반적인 발병 연령 | 주요 특징 및 자연 경과 (약물 치료 없이) | OMIM 번호 |
---|---|---|---|---|
SMA 0 | 출생 전 | 증상은 출생 시 관찰되며, 태아 움직임 감소 등 출생 전부터 나타나는 경우가 많다. 영향을 받은 아이들은 일반적으로 SMN2 유전자 사본을 하나만 가지며, 24시간 호흡 지원에도 불구하고 보통 몇 주밖에 생존하지 못한다. 매우 드문 형태로, 전체 사례의 약 2%를 차지한다. | - | |
SMA 1 (영아형) | 베르드니히-호프만병 | 0~6개월 | 가장 흔한 형태로 환자의 약 50%를 차지한다. 생후 몇 주 또는 몇 달 내에 질병이 나타나며, 빠르게 진행되어 다양한 근육 그룹의 기능 장애를 일으킨다. 영아는 도움 없이 앉는 법을 배우지 못하고 점진적으로 근육 기능을 상실한다. 주요 사망 원인은 호흡 근육 기능 부전으로 인한 폐렴(특히 흡인성 폐렴)이다. 조기 호흡 지원 및 약물 치료 없이는 대부분 생후 2년을 넘기지 못한다. 그러나 적절한 호흡 지원을 받으면 증상이 덜 심한 일부 환자(SMA 1형의 약 10%)는 약물 치료 없이도 청소년기 및 성인기까지 생존하는 경우가 있으며, 이 경우 지속적인 간호가 필요하다. 특징적인 증상으로는 심한 전신 근긴장저하 (플로피 인펀트), 머리 제어 불가능, 안면근육 약화, 수유 및 연하 곤란, 혀 근육의 떨림(섬유 다발 연축), 기이 호흡 등이 있다. 심부건 반사는 소실된다. | 253300 |
SMA 2 (중간형) | 두보비츠병 | 6~18개월 | 환자의 약 20%를 차지하며, 생애 중 적어도 한 번은 앉는 자세를 유지할 수 있었지만 독립적인 보행은 불가능한 경우를 의미한다. 쇠약 증상은 보통 생후 6~18개월 사이에 나타난다. 질병 진행 속도는 매우 다양하여, 일부는 시간이 지남에 따라 점차 쇠약해지는 반면, 다른 이들은 신중한 관리를 통해 비교적 안정적으로 유지될 수 있다. 신체 근육 약화와 함께 호흡기 계통 문제, 근육 구축 및 척추측만증이 주요 문제이다. 손가락 떨림, 심부건 반사 소실 등의 증상도 보인다. 기대 수명은 단축되지만, 대부분의 환자는 치료 없이도 성인기까지 생존한다. | 253550 |
SMA 3 (청소년형) | 쿠겔베르크-벨란데르병 | 12개월 이상 (또는 18개월 이상) | 환자의 약 30%를 차지하며, 아이가 독립적으로 몇 걸음이라도 걷는 법을 배운 후인 12개월(또는 18개월) 이후에 발병한다. 질병은 천천히 진행되며, 대부분의 환자는 생애 중 걷는 능력을 상실하여 휠체어 등 이동 보조 기구가 필요하게 된다. 넘어지기 쉽고, 일어서거나 팔을 들어 올리기 어려워지는 증상이 나타난다. 척추측만증이 흔히 동반되며, 보행 능력을 잃은 환자는 비만이나 골다공증 위험이 있다. 호흡기 관련 문제는 드물며, 기대 수명은 정상이거나 거의 정상에 가깝다. | 253400 |
SMA 4 (성인 발병형) | 성인기 (주로 30대 이후) | 환자의 약 5%에서 발생하며, 보통 30대 또는 40대에 증상이 나타난다. 때로는 후기 발병 SMA 3형으로 분류되기도 한다. 증상은 주로 다리 근육의 점진적인 약화로 나타나 보행 보조 기구가 필요한 경우가 많다. 다른 합병증은 드물고 기대 수명에는 영향이 없다. 척추측만증은 잘 생기지 않는다. | 271150 |
편의상, 특히 치료 중심의 간행물에서는 환자의 실제 기능 상태에 따라 "앉지 못하는 사람(non-sitter)", "앉는 사람(sitter)", "걷는 사람(walker)"으로 분류하기도 한다.
동명 에포니즘 ''베르드니히-호프만병''은 요한 호프만과 귀도 베르드니히가 아동기 SMA를 처음 임상적으로 기술한 데서 유래했다.[13] (이는 성인 발병 갑상선 기능 저하증 근병증의 일종인 ''호프만 증후군''과는 다른 질환이다.)[18] 에릭 클라스 헨드릭 쿠겔베르크와 리사 벨란데르는 후기 발병 형태를 처음 기술하고 근이영양증과 구별하여 ''쿠겔베르크-벨란데르병''이라는 이름이 붙었다.[13] 드물게 사용되는 ''두보비츠병''은 중간형 SMA 표현형에 대해 연구한 영국의 신경과 의사 빅터 두보비츠의 이름을 딴 것이다.
5. 진단
척수성 근위축증은 나타나는 증상과 유전 양상, 혈액 검사를 통한 크레아틴 키나아제(CK) 농도 확인, SMN1 유전자 검사, 근전도 검사, 산전 검사(양수 검사, 융모막 융모 생검 등)를 종합하여 진단할 수 있다.[159][160][161]
출생 전 진단을 위해 융모막 융모 생검, 무세포 태아 DNA 분석 등의 산전 검사가 가능하다. 또한, 질병의 조기 발견과 치료를 위해 신생아 선별 검사가 점차 중요해지고 있으며, 여러 국가에서 시행 중이다.[27][28][29][35]
가족력이 있거나 임신을 계획하는 경우, 혈액 또는 타액 검사를 통해 ''SMN1'' 유전자 결실에 대한 보인자 여부를 확인할 수 있다. 미국 산부인과 의사 학회는 임신을 고려하는 모든 사람에게 보인자 검사를 권장한다.[36] 하지만 드 노보 돌연변이나 특정 유전자형으로 인해 검사로 모든 위험 사례를 식별하기는 어려울 수 있다.[38][39]
5. 1. 혈액 검사
근육 세포질에 존재하는 효소인 크레아틴 키나아제(CK)는 근육이 손상될 때 혈청 내로 유입된다. 혈액 검사를 통해 이 효소의 혈중 농도 변화를 측정함으로써 근육 손상 여부나 질병의 발병 여부를 확인할 수 있다.[159][160][161] 이 검사는 근육 위축 증상이 나타나기 전에도 시행할 수 있다.척수성 근위축증의 유형에 따라 CK 수치가 다르게 나타나는데, 제1형에서는 CK 수치가 정상이지만 제2형, 제3형, 제4형에서는 정상보다 높은 수치가 검출되어 진단에 활용될 수 있다.
5. 2. 근전도 검사
근전도 기기를 이용하여 근육의 전기적 활성도를 확인하는 검사이다. 척수성 근위축증 환자의 경우 근전도 검사 시 세동 전위, 양성 예파, 복합 연속 방전이 특징적으로 나타난다.근전도 검사의 종류는 다음과 같다.
- 신경전도검사(nerve conduction studieseng)
- 반복신경자극검사(repetitive nerve stimulation test|RNSeng)
- 순목반사검사(blink reflexeng)
- 침근전도검사(needle EMGeng)
5. 3. 근육 생체 검사
피부 절개 과정 없이 근육 위축을 확인할 수 있으며, 신경근육계 질환과 척수성 근위축증을 구분하는 데 사용된다. 채취한 조직에서 DNA를 추출하여 분자생물학적 유전자 검사를 통해 SMN 유전자의 돌연변이 여부를 확인할 수도 있다. 국소 부위 관찰을 위해 길이 5mm~10mm, 직경 4mm~5mm 크기의 표본을 채취한다. 이 검사는 진행성 근위축증, 염증성 근질환, 대사성 근육병 등의 진단에도 활용된다. 근질환이 의심될 경우 주로 감각근, 이두근, 대퇴사두근 등에서 검사를 시행한다.5. 4. 분자생물학적 유전자 검사
척수성 근위축증(SMA)은 대부분 5번 염색체의 특정 위치(5q13)에 있는 ''SMN1''(Survival Motor Neuron 1) 유전자의 유전자 돌연변이로 인해 발생하는 유전 질환이다.[153][20] 이 유전자는 운동 신경 세포의 생존에 필수적인 SMN 단백질을 만드는 정보를 가지고 있다.[154]
인간의 5번 염색체에는 ''SMN1'' 유전자 외에도 이와 거의 동일한 ''SMN2'' 유전자가 존재한다. 두 유전자는 매우 유사하지만, ''SMN2'' 유전자는 특정 뉴클레오타이드 하나(엑손 7의 6번째 염기)가 달라서[154] 스플라이싱 과정에서 차이가 발생한다. 이 차이로 인해 ''SMN1'' 유전자는 온전한 길이의 기능성 SMN 단백질을 주로 생산하는 반면, ''SMN2'' 유전자는 약 10~20%만 기능성 SMN 단백질을 만들고, 나머지 80~90%는 엑손 7이 빠진(SMNΔ7) 불안정한 형태의 단백질을 만들어 빠르게 분해된다.[21][154]
SMA 환자의 약 95% 이상은 ''SMN1'' 유전자 양쪽 모두에서 기능 상실 돌연변이(주로 동형 접합성 결실)를 가지고 있다.[145][155][156][157] 이로 인해 기능성 SMN 단백질 생산량이 크게 줄어들어 운동 신경 세포가 점차 사멸하고, 결과적으로 근육 약화와 위축 증상이 나타난다.[155][156][157]
따라서 척수성 근위축증 진단에서 분자생물학적 유전자 검사는 매우 중요하다. 이 검사는 환자의 혈액, 체액, 또는 근육 생체 검사 조직에서 DNA를 추출하여 ''SMN1'' 유전자의 결실이나 다른 종류의 돌연변이 여부를 확인하는 방식으로 이루어진다.[159][160][161] 이 검사를 통해 95% 이상의 SMA를 확진할 수 있으며, 나머지 경우는 복합적인 ''SMN1'' 돌연변이를 감지하여 진단한다.
비록 ''SMN1'' 유전자가 기능을 상실하더라도, 환자가 가진 ''SMN2'' 유전자의 복제 수(copy number)가 많을수록 소량이나마 기능성 SMN 단백질이 더 많이 생산되어 증상의 심각도가 완화되는 경향이 있다.[24] 예를 들어, SMA 1형 환자는 보통 ''SMN2'' 복제 수가 1~2개인 반면, 2형 및 3형 환자는 3개 이상, 4형 환자는 4개 이상을 가지는 경우가 많다. 하지만 이는 절대적인 기준은 아니며 다른 유전적, 환경적 요인도 질병의 심각도에 영향을 미칠 수 있다.[24]
척수성 근위축증은 상염색체 열성 방식으로 유전된다. 즉, 부모 양쪽 모두로부터 결함이 있는 ''SMN1'' 유전자를 하나씩 물려받아야 질병이 발생한다. 부모가 각각 결함 유전자를 하나씩 가진 보인자일 경우, 자녀에게 SMA가 발병할 확률은 25%(1/4)이다.[145] 드물게(약 2~4%) 새로운 돌연변이(''de novo'')로 인해 가족력 없이 발생하기도 한다.
''SMN1'' 유전자 외에도, 같은 염색체 영역에 위치한 ''NAIP''(Neuronal Apoptosis Inhibitory Protein) 유전자 등 다른 유전자들도 SMA의 발병이나 증상 조절에 관여할 가능성이 연구되고 있다. ''NAIP'' 유전자는 세포의 아폽토시스(프로그램된 세포 사멸) 과정에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
5. 5. 산전 검사
융모막 융모 생검, 무세포 태아 DNA 분석 및 기타 방법을 통해 척수성 근위축증(SMA)에 대한 산전 검사가 가능하다.[159][160][161]5. 5. 1. 양수 검사
임신한 여성의 복부에 가느다란 바늘을 삽입하여 양수에 존재하는 태아의 DNA를 채취하여 분석하는 방법이다. 임신 14주차 이후부터 검사가 가능하며, 이 검사를 진행하는 중 유산 위험성이 1/200 정도 존재한다.5. 5. 2. 융모막 융모 샘플링
융모막 조직검사(chorion biopsy|코리온 바이옵시eng)라고도 불리며, 태아의 질환 정보를 얻기 위해 시행하는 검사법이다. 융모막은 양막 바깥에서 태아를 감싸는 막인데, 이 검사에서는 가느다란 침을 자궁 속에 삽입하여 융모막 조직을 채취한다. 임신 10주차 이후부터 검사가 가능하며, 검사 과정에서 약 1/100 정도의 유산 위험성이 따른다.5. 6. 착상 전 유전자 진단
착상 전 유전자 진단은 체외 수정 과정에서 척수성 근위축증에 영향을 받는 배아를 선별하는 데 사용될 수 있다.5. 7. 신생아 선별 검사
신생아 선별 검사는 질병의 무증상 단계에서 척수성 근위축증(SMA)을 조기에 진단하여 가장 효과적인 치료법을 빠르게 적용할 수 있게 하므로, 선진국을 중심으로 점차 보편화되고 있다.[27][28][29] 미국에서는 2018년에 SMA에 대한 신생아 선별 검사가 권장 목록에 추가되었고,[30][31][32] 2020년 4월 기준으로 39개 주에서 이를 채택하였다.[33][34] 2023년 2월 기준으로 전 세계 약 15개국의 국가 신생아 선별 검사 프로그램에 SMA 검사가 포함되었으며, 다른 여러 국가에서도 시범적으로 운영되고 있다.[35]5. 8. 보인자 검사
척수성 근위축증은 상염색체 열성 패턴으로 유전되며, 이는 결함 유전자가 상염색체에 위치한다는 것을 의미한다. 각 부모로부터 하나씩, 즉 결함 유전자의 두 사본을 물려받아야 장애가 발생한다. 부모는 보인자일 수 있으며, 이 경우 개인적으로는 질병의 영향을 받지 않는다.모든 인종 그룹에서 SMA의 전체 유병률은 개인 10,000명당 약 1명이며, 유전자 빈도는 약 1:100이므로 약 50명 중 1명이 보인자이다.[25][26] 보인자인 것에 대한 알려진 건강상의 문제는 없다. 개인은 자녀가 SMA의 영향을 받거나 ''SMN1'' 유전자 서열 분석을 통해 자신의 보인자 상태를 알 수 있다.
SMA는 약 2–4%의 경우에서 ''드 노보 돌연변이''(새로운 돌연변이, 즉 가족력 없이 해당 개인에게서 처음 발생)로 나타나는 것으로 보인다.
6. 치료
척수성 근위축증의 치료 및 관리는 질병의 중증도와 유형에 따라 개인별로 다르게 접근한다. 심각한 유형은 즉각적인 개입이 필요하며, 상대적으로 덜 심각한 유형은 증상 발현 후 시간이 지나 치료를 시작하기도 한다. 환자마다 상태가 다르므로 맞춤형 치료 계획이 중요하다.
최근에는 질병의 근본 원인에 접근하여 진행을 늦추거나 중단시키는 것을 목표로 하는 치료법들이 개발되었다. 대표적으로 누시너센(스핀라자), 오나세므노진 아베파르보벡(졸겐스마), 리스디플람(에브리스디) 등이 있으며,[40][47][57] 이들은 부족한 생존 운동 뉴런(SMN) 단백질 수치를 높이는 방식으로 작용한다.[40][47][54][55] 이 약물들은 미국, 유럽 연합 등 여러 국가에서 승인받아 사용되고 있다.[44][45][46][49][50][51][52][57]
아직 근본적인 치료법이 확립되지 않았기 때문에, 증상을 완화하고 합병증을 관리하는 대증 요법이 여전히 매우 중요하다. 연하 곤란(삼킴 곤란)이나 호흡 부전 등 환자가 겪는 어려움에 따라 경관 영양, 위루술, 인공호흡기 사용[146] 등을 고려하며, 관절 구축이나 근력 저하를 완화하기 위한 재활 치료도 병행된다. 이 외에도 SMN 단백질 생산량을 늘리기 위한 목적으로 히스톤 탈아세틸화 효소 억제제, 부티르산 나트륨, 페닐부티르산, 발프로산 등에 대한 연구가 진행 중이다.
6. 1. 약물 치료
뉴시너센(상품명: 스핀라자)은 척수성 근위축증(SMA) 치료를 위해 최초로 허가된 약물로, 2016년 미국에서 처음 승인되었다.[162][163][164][44] 이 약물은 ''SMN2'' 유전자의 대체 스플라이싱을 조절하는 안티센스 뉴클레오티드이다.[40] 뇌척수액에 직접 척수강 내 주사 방식으로 투여하며,[40][41] SMA 환아의 생존 기간을 늘리고 운동 기능을 개선하는 효과가 있다.[42][43] 2017년에는 유럽 연합에서도 사용 승인을 받았다.[45][46]오나셈노진아베파르보벡(상품명: 졸겐스마)은 유전자 치료제로, 2019년 5월 미국에서 처음 허가되었다.[165][166] 이 치료제는 자기 상보적 아데노 부속 바이러스 9형(scAAV-9)을 이용하여 기능적인 ''SMN1'' 유전자를 체내에 전달한다.[47][48] 미국에서는 24개월 미만의 영유아를 대상으로 하는 정맥 주사 제형으로 승인되었으며,[49][50] 이후 유럽 연합, 일본 등 다른 국가에서도 승인을 받았으나, 국가별로 승인 범위는 다를 수 있다.[51][52]
리스디플람(상품명: 에브리스디)은 2020년 8월 미국에서 처음 허가된 경구 투여 약물이다.[167][57] 액체 형태의 피리다진 유도체인 이 약물은 ''SMN2'' 유전자의 대체 스플라이싱 패턴을 변경하여 기능적 생존 운동 뉴런 단백질(SMN 단백질)의 생산량을 늘리는 방식으로 작용한다.[54][55][56] 리스디플람은 미국 외 30개 이상의 국가에서도 승인되었다.
6. 2. 기타 치료
척수성 근위축증의 근본적인 치료법은 아직 확립되지 않았다. 따라서 증상을 완화하고 합병증을 관리하는 대증 요법이 주로 시행된다.- 근골격계 문제: 척추 근육 약화로 척추후만증이나 척추측만증이 발생할 수 있어 물리치료와 정형외과적 치료가 필요하다. 몸을 지지하고 걷는 것을 돕기 위해 지지대를 사용하기도 한다. 관절 구축이나 근력 저하를 완화하기 위한 재활 치료도 중요하다.
- 호흡기 문제: 폐 근육 약화로 호흡 부전이 발생하거나 호흡기 감염, 폐렴 등에 취약해질 수 있다. 호흡 능력을 돕기 위해 인공호흡기나 양압기를 사용하며, 필요한 경우 기관절개를 시행하기도 한다.[146]
- 영양 문제: 턱 움직임이 어렵거나 음식을 씹고 삼키는 데 어려움(연하 곤란)을 겪어 영양실조에 빠지기 쉽다. 이를 위해 경관 영양이나 위루술을 고려할 수 있으며, 식단 관리 시 지방 섭취량을 줄이고 단식을 피하는 것이 좋다.
운동 뉴런 소실에 대한 치료법으로는 SMN 단백질 생산량을 늘리기 위한 연구가 진행 중이다. 히스톤 탈아세틸화 효소 억제제, 부티르산 나트륨, 페닐부티르산, 발프로산 등이 검토되고 있다.
7. 관리
척수성 근위축증의 관리는 질병의 중증도와 유형에 따라 달라진다. 가장 심각한 형태인 0형 또는 1형 환자는 매우 심한 근육 약화 증상을 보이므로 즉각적인 의료 개입이 필수적이다. 반면, 상대적으로 덜 심각한 4형(성인 발병형) 환자는 증상이 늦게 나타나므로 수십 년 동안 특정 치료가 필요하지 않을 수도 있다. 이처럼 척수성 근위축증은 유형별로, 그리고 같은 유형 내에서도 개인마다 증상과 경과가 다양하므로, 환자 개개인의 상태에 맞는 맞춤형 관리가 중요하다.
7. 1. 호흡 관리
호흡계는 척수성 근위축증(SMA)에서 가장 흔하게 영향을 받는 계통이며, 특히 SMA 0/1형 및 2형에서 호흡기 합병증은 주요 사망 원인이다. SMA 3형도 드물지만 유사한 호흡기 문제를 겪을 수 있다.[58] 이러한 합병증은 신경 자극 부족으로 인해 늑간근이 약해져서 발생하며, 횡격막은 상대적으로 덜 영향을 받는다.[58] 약해진 근육은 호흡과 기침 능력을 완전히 회복하기 어렵다. 이로 인해 호흡이 힘들어지고, 충분한 산소를 얻지 못하거나 얕은 호흡을 하게 되며, 기도 분비물을 효과적으로 제거하지 못할 위험이 있다. 이러한 문제는 근육이 더 이완되는 수면 중에 더 흔하게 나타난다. 또한, 인두의 삼킴 근육(연하 근육)이 약해지면 음식물이나 분비물이 기도로 넘어가는 흡인이 발생할 수 있으며, 약한 기침 능력과 결합되어 폐렴과 같은 감염 위험을 높인다.[59]호흡 관리를 위해서는 다음과 같은 방법들이 사용된다.
- 분비물 관리: 폐에 쌓인 분비물을 효과적으로 제거하기 위해 체위 배액법을 이용한 수동 또는 기계적 흉부 물리 요법, 수동 또는 기계적 기침 보조 장치 등이 사용된다.
- 호흡 보조: 폐 근육 약화로 인한 호흡 곤란을 돕기 위해 비침습적 인공호흡(BiPAP)이 자주 사용된다. 이는 일종의 양압기로, 마스크 등을 통해 공기를 불어넣어 호흡을 보조한다. 상태가 더 심각한 경우에는 기관 절개술을 시행하여 직접 기도에 관을 삽입해 호흡을 보조하기도 한다.[60] BiPAP과 기관 절개술 모두 생존 기간을 비슷한 정도로 연장하는 효과가 있지만, 기관 절개술은 언어 발달에 어려움을 줄 수 있다.[61]
7. 2. 영양 관리
SMA의 심각한 정도가 심할수록 영양 관련 건강 문제가 발생할 가능성이 더 높다. 이러한 문제에는 수유, 턱 벌림, 씹기 및 삼키기 어려움 등이 포함될 수 있다. 이러한 어려움이 있는 개인은 과영양 또는 영양 부족, 발달 부진 및 음식물이 기도로 넘어가는 흡인의 위험이 증가할 수 있다. 다른 영양 문제로는, 특히 스스로 걷지 못하는 비보행성 개인(SMA의 더 심각한 유형)의 경우, 음식이 위를 충분히 빨리 통과하지 못하는 위 배출 지연, 위식도 역류, 변비, 구토 및 팽만감 등이 있다.[62] 따라서, SMA 1형 및 더 심각한 2형 환자는 영양 공급을 위해 배에 직접 관을 연결하는 위루관 또는 위 조루술이 필요할 수 있다.[62][63][64]또한, SMA로 인한 대사 이상은 근육에서 지방산을 에너지원으로 사용하는 과정(β-산화)을 손상시켜, 특히 금식할 때 유기산혈증(혈액에 특정 산이 과도하게 축적되는 상태) 및 그에 따른 근육 손상을 초래할 수 있다.[65][66] 따라서 SMA 환자, 특히 질병의 더 심각한 형태를 가진 환자는 지방 섭취를 줄이고 장기간의 금식을 피하는 것(즉, 건강한 사람들보다 더 자주 식사하는 것)이 권장된다.[67] 또한 흡인을 피하기 위해 더 부드러운 음식을 선택하는 것이 좋다.[59]
급성 질환 중에는, 특히 어린이의 경우, 영양 문제가 처음 나타나거나 기존 문제가 악화될 수 있으며(예: 흡인), 전해질 불균형 및 혈당 장애와 같은 다른 건강 문제를 유발할 수도 있다.[68]
7. 3. 근골격계 관리
척수성 근위축증(SMA)과 관련된 약한 근육으로 인해 골격계에 다양한 문제가 발생할 수 있다. 여기에는 제한된 관절 가동 범위를 가진 뻣뻣한 관절(관절 구축), 고관절 탈구, 척추 변형, 골감소증, 골절 위험 증가 및 통증이 포함된다.[58] 척추와 같은 관절을 정상적으로 안정시키는 근육이 약해지면 척추후만증 및/또는 척추측만증과 같은 척추 변형이나 관절 구축이 발생할 수 있다.[58]이러한 문제들을 관리하기 위해 다양한 방법이 사용된다. SMA I/II형 환자의 경우, 8세에서 10세 사이에 변형된 척추가 폐에 가하는 압력을 완화하기 위해 척추 유합술을 시행하기도 한다.[68] 또한, 움직이지 못하는 환자들의 경우 올바른 자세를 유지하고 이동 보조 기구에서의 자세를 관리하는 것이 중요하다. 관절 가동 범위 운동과 뼈를 강화하는 활동 역시 합병증 예방에 도움이 될 수 있다.[68] SMA 환자는 다양한 형태의 물리 치료 및 작업 치료를 통해 큰 이점을 얻을 수도 있다.
보조 장치는 신체를 지지하고 보행을 돕는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 발목-발 보조기(AFO, Ankle-Foot Orthosis)는 발을 안정시켜 보행을 돕고, 흉요천추 보조기(TLSO, Thoraco-Lumbo-Sacral Orthosis)는 몸통을 안정시키는 데 사용된다. 보조 기술은 환자의 움직임과 일상 활동 관리를 도와 삶의 질을 크게 향상시킨다.
7. 4. 기타
척수 근육 약화로 인해 척추후만증이나 척추측만증이 발생할 수 있으므로 물리치료와 정형외과적 치료가 필요하다. 몸을 지지하고 걷는 것을 돕기 위해 지지대를 사용하기도 한다. 폐 근육이 약화되면 호흡기 감염이나 폐렴에 노출되기 쉬우므로, 호흡 능력 향상을 위해 양압기를 사용하거나 필요에 따라 기관절개를 시행할 수 있다. 또한 턱 움직임, 음식물을 씹거나 삼키는 데 어려움이 있어 영양실조에 걸리기 쉬우므로 지방 섭취량을 줄이고 단식을 피하는 등 식단 관리가 중요하다.비록 심장 문제가 일상적으로 우려되는 사항은 아니지만, SMA와 특정 심장 질환 사이에 연관성이 있다는 연구 결과가 제시되었다.[69][70][71][72]
SMA 환아들은 일반 인구 집단과 비교했을 때 행동에 차이가 없으며, 인지 발달이 약간 더 빠르거나 지능의 특정 측면에서 평균 이상일 수 있다는 보고가 있다.[73][74][75] 신체적인 어려움에도 불구하고, SMA 환자들은 삶에 대한 만족도가 높은 경향을 보인다.[76]
SMA의 완화 치료는 전 세계적으로 표준 채택을 권장하는 ''척수성 근위축증 치료 표준 합의문''에 따라 표준화되어 있다.[58]
8. 예후
약물 치료가 없는 경우, 척수성 근위축증(SMA) 환자는 시간이 지남에 따라 악화되는 경향이 있다. 최근에는 적극적이고 선제적인 호흡기 및 영양 지원을 통해 중증 SMA 환자의 생존율이 증가했다.[77]
치료를 받지 않으면 SMA 0형과 1형으로 진단받은 대부분의 어린이는 4세까지 생존하지 못하며, 반복적인 호흡기 문제가 주요 사망 원인이다.[78] 적절한 치료를 받으면, 더 경미한 SMA I형 사례(전체 SMA 1형 사례의 약 10%를 차지)는 성인기까지 생존한다.[79] SMA I형의 장기 생존에 대한 충분한 증거는 없지만, 2007년 기준으로 호흡기 지원의 발전으로 사망률이 감소한 것으로 보인다.[80]
치료받지 않은 SMA 2형의 경우, 질병의 진행 속도가 느리고 기대 수명이 건강한 인구보다 짧다. 20세 이전에 사망하는 경우가 흔하지만, 많은 SMA 환자가 부모와 조부모가 되기도 한다. SMA 3형은 표준 치료를 따르면 정상 또는 거의 정상적인 기대 수명을 가진다. 4형, 성인 발병 SMA는 일반적으로 이동성 장애만을 의미하며 기대 수명에 영향을 미치지 않는다.
9. 역학
척수성 근위축증은 출생 10만 명당 8.5명에서 10.3명 정도의 비율로 발생하는 것으로 알려져 있다.[143][144] 이는 영아 사망의 가장 흔한 유전적 원인 중 하나이며, 소아 근력 약화의 주요 원인이기도 하다.[143][144] 일본에서는 10만 명당 1명에서 2명 정도의 비율로 발병하는 것으로 보고된다.[147]
10. 연구 동향
1995년 SMN 유전자가 척수성 근위축증(SMA)의 주요 유전적 원인으로 밝혀지면서[152][22] 관련 연구의 중요한 전환점을 맞이했다.
이 발견은 SMA 동물 모델의 개발과 함께 다양한 치료법 연구로 이어졌다.[152] 이후 연구는 주로 운동 뉴런에서 부족한 SMN 단백질의 양을 늘리거나 기능을 보완하는 데 중점을 두고 진행되고 있다.[81]
10. 1. ''SMN1'' 유전자 대체
유전자 치료는 척수성 근위축증(SMA)의 원인 중 하나인 SMN1 유전자의 기능을 회복시키는 것을 목표로 한다. 이 방식은 특별히 제작된 뉴클레오타이드 서열, 즉 ''SMN1'' 전이 유전자를 바이러스 벡터를 이용하여 세포 핵 안으로 전달하여 삽입하는 방식으로 이루어진다.[82] 자기 상보적 아데노 부속 바이러스 9형(scAAV-9)을 매개체로 사용하여 ''SMN1'' 유전자를 대체하는 연구가 진행되었으며, SMA 질환 모델 마우스에서 생존율과 운동 기능이 향상되는 결과가 확인되었다.[173]이러한 ''SMN1'' 유전자 대체 접근법을 활용한 최초의 승인된 유전자 치료제는 오나셈노진 아베파르보벡(상품명: 졸겐스마)이다.[82] 오나셈노진 아베파르보벡은 scAAV-9을 ''SMN1'' 유전자 전달체로 사용하는 유전자 치료 약물로,[47][48] 1회 투여로 장기간 효과가 지속될 것으로 여겨진다. 이 치료법은 2019년 5월, 미국에서 24개월 미만 영유아를 대상으로 하는 정맥 주사 제형으로 처음 승인되었다.[49][50] 이후 유럽 연합, 일본 등 다른 여러 국가에서도 승인을 받았으나, 구체적인 승인 범위는 국가별로 차이가 있을 수 있다.[51][52]
10. 2. ''SMN2'' 대체 스플라이싱 조절
이 치료 전략은 척수성 근위축증 환자에게 존재하는 SMN2 유전자의 대체 스플라이싱 과정을 조절하여, 기능적으로 완전한 길이의 생존 운동 뉴런(SMN) 단백질 생산 비율을 높이는 것을 목표로 한다. 이는 기능이 저하된 `SMN2` 유전자를 정상적인 SMN1 유전자처럼 작동하도록 유도하려는 시도이기에 '유전자 전환'이라고도 불린다.`SMN1` 유전자와 `SMN2` 유전자는 거의 동일한 아미노산 서열을 암호화하지만, 몇몇 염기 차이로 인해 `SMN2` 유전자에서는 스플라이싱 과정 중 엑손 7이 자주 제외된다. 이로 인해 `SMN2` 유전자에서 만들어지는 SMN 단백질의 대부분은 불안정하여 기능이 저하된 불완전한 형태가 된다.[148] `SMN2` 스플라이싱 조절 약물은 이러한 문제를 해결하기 위해 개발되었다.
이러한 약물은 주로 안티센스 올리고뉴클레오티드(Antisense Oligonucleotide, AO)나 저분자 화합물 형태로 개발되어, `SMN2` mRNA 전구체의 특정 부위에 결합한다. AO는 치료용 RNA 분자로, 인트론이나 엑손 내 특정 서열을 표적으로 삼아 스플라이싱을 조절하며, 이를 통해 척수 내 SMN 단백질 발현을 최대 50%까지 증가시킬 수 있다.[172] 예를 들어, 누시너센은 `SMN2` mRNA 전구체의 인트론 7 특정 부위에 결합한다. 정상 상태에서는 헤테로 핵 리보핵 단백질(hnRNP)과 같은 조절 인자가 결합하여 엑손 7이 포함되는 것을 방해하지만, 누시너센이 결합하면 hnRNP의 결합을 막아 엑손 7이 포함될 확률을 높인다.[149] 결과적으로 기능적인 완전 길이 SMN 단백질 생산량이 증가하여 부족한 단백질을 보충한다.[172][148][149]
현재 승인되어 사용 중인 대표적인 `SMN2` 스플라이싱 조절제는 다음과 같다.
- 누시너센 (상품명: 스핀라자): 척수성 근위축증 치료를 위해 최초로 승인된 약물이다.[162][163][164] 안티센스 올리고뉴클레오티드 기반 핵산 의약품으로[40], 뇌척수액에 직접 척수강 내 주사 방식으로 투여된다.[40][41] 누시너센은 `SMN2` 유전자의 엑손 7 스플라이싱을 조절하여 SMN 단백질 생산량을 늘리며[147], 임상 시험에서 환자의 운동 기능 개선 및 생존 기간 연장 효과를 보였다.[42][43] 2016년 미국을 시작으로[162] 유럽 연합(2017년), 일본(2017년) 등 여러 국가에서 승인되었다.[44][45][46][147] 일본에서는 국제 공동 임상 시험 결과 약 40%의 환자에게서 증상 개선이 확인되었다.[147]
- 리스디플람 (상품명: 에브리스디): 경구 투여가 가능한 액체 형태의 약물이다.[57][53] 피리다진 유도체인 저분자 화합물로[54], `SMN2` 유전자의 대체 스플라이싱 패턴을 변경하여 기능적 SMN 단백질 양을 증가시킨다.[54][55] 이를 통해 SMA로 인해 손상되기 쉬운 말초 신경계 조직 유지에 필요한 단백질 양을 늘리는 것을 목표로 한다.[56] 2020년 8월 미국에서 처음 승인되었으며[167][57], 이후 30개국 이상에서 승인을 받았다.
이 외에도 여러 `SMN2` 스플라이싱 조절제가 개발 중이거나 연구되었다.
- 브라나플람: 임상 개발 단계에 있는 또 다른 `SMN2` 스플라이싱 조절제이다.[83]
- 모르폴리노형 안티센스 올리고뉴클레오티드: 누시너센과 동일한 세포 표적을 가지며, 앨버타 대학교[87][150], 유니버시티 칼리지 런던[88], 옥스퍼드 대학교[89] 등에서 SMA 및 기타 단일 유전자 질환 치료를 위한 연구가 진행 중이다.
- 과거 연구 물질: RG3039(퀴나졸린 유도체, 화이자 라이선스 후 중단), PTK-SMA1(테트라사이클린 계열, 개발 중단), RG7800(리스디플람 유사 분자, 동물 독성으로 중단) 등이 연구되었으나 다양한 이유로 개발이 중단되었다.[84] 초기 연구에는 오르토바나듐산나트륨[85]과 아클라루비신[86] 등도 포함되었다.
저분자 화합물 형태의 스플라이싱 조절제가 실용화될 경우, 주사제가 아닌 경구 투여 방식으로 치료가 가능해질 수 있다는 장점이 있다.[149]
10. 3. ''SMN2'' 유전자 활성화
이 접근 방식은 ''SMN2'' 유전자의 발현(활성)을 증가시켜 완전 길이 SMN 단백질의 양을 늘리는 것을 목표로 한다.히스톤 탈아세틸화효소 억제제는 ''SMN2'' 유전자의 히스톤 단백질을 아세틸화시켜 전사인자의 접근을 용이하게 만들어 ''SMN2'' 유전자의 전사를 활성화시키는 역할을 한다. 대표적인 예로 발프로산이 있다.[168]
경구 투여 살부타몰(알부테롤)은 일반적인 천식 치료제로서, SMA 환자, 특히 SMA 2형 및 3형 환자를 대상으로 한 세 건의 소규모 임상 시험 및 ''in vitro'' 연구에서 치료 가능성을 보였으며,[91][92][93] 호흡기 질환 개선 효과도 제공했다.[90]
몇몇 화합물은 초기에 유망한 결과를 보였지만 임상 시험에서 효과를 입증하는 데 실패했다.
- 부티르산염(부티르산나트륨 및 페닐부티르산나트륨)은 ''in vitro'' 연구에서 가능성을 보였으나,[94][95][96] 증상이 있는 환자를 대상으로 한 임상 시험에서 효과가 확인되지 않았다.[97] 증상이 나타나기 전인 1~2형 영아를 대상으로 한 또 다른 임상 시험이 2015년에 완료되었지만 결과는 발표되지 않았다.[98]
- 발프로산(VPA)은 1990년대와 2000년대에 ''in vitro'' 연구 결과를 바탕으로 SMA 치료에 실험적으로 사용되었다.[99][100] 그러나 대규모 임상 시험에서는 실제 투여 가능한 농도에서 효과가 나타나지 않았다.[101][102][103] 일부 환자에게는 효과가 있을 수 있지만, 다른 환자에서는 지방산 대사 관련 효소에 의해 작용이 억제될 수 있다는 주장[104]이나, 오히려 증상을 악화시킬 수 있다는 주장도 제기되었다.[105] 현재는 장기간 사용 시 심각한 부작용 위험 때문에 잘 사용되지 않는다. 다만, 2019년 메타 분석에서는 VPA가 기능 점수를 개선하지는 못하더라도 다른 이점이 있을 수 있다고 제안했다.[106]
- 하이드록시카바마이드(하이드록시우레아)는 마우스 모델에서는 효과가 있는 것으로 나타났으나,[107] 후속 임상 시험에서는 SMA 환자에게 아무런 효과가 없는 것으로 밝혀졌다.[108]
''SMN2'' 활성을 ''in vitro''에서 증가시켰지만 임상 단계에 이르지 못한 화합물들도 있다. 여기에는 성장 호르몬, 다양한 히스톤 탈아세틸화효소 억제제[109](벤즈아미드 M344,[110] 하이드록삼산 계열 - CBHA, SBHA, 엔티노스타트, 파노비노스타트,[111] 트리코스타틴 A,[112][113] 보리노스타트[114]), 프로락틴[115] 뿐만 아니라 레스베라트롤과 커큐민과 같은 천연 폴리페놀 화합물이 포함된다.[116][117] 셀레콕시브는 p38 유사분열 활성화 단백질 키나아제 활성제로, 단일 동물 연구 결과를 기반으로 SMA 환자들이 때때로 허가 외 용도로 사용하기도 하지만, 임상 연구로 뒷받침되지는 않는다.[118]
10. 4. SMN 안정화
SMN 안정화는 신경 세포를 유지할 수 있도록, ''SMN2'' 유전자에 의해 암호화된 단명 결함 단백질인 SMNΔ7 단백질을 안정화시키는 것을 목표로 한다.[119]어떠한 화합물도 임상 단계로 진입하지 못했다. 아미노글리코사이드는 두 연구에서 SMN 단백질의 가용성을 증가시키는 능력을 보여주었다.[120][121] 인도프로펜은 ''시험관 내''에서 약간의 가능성을 보였다.[122]
10. 5. 신경 보호
신경 보호 약물은 SMN 단백질 수치가 낮더라도 운동 신경이 살아남을 수 있도록 돕는 것을 목표로 한다.- 올레소시메(Olesoxime)는 프랑스 회사 트로포스(Trophos)가 개발한 신경 보호 화합물이다. 이후 호프만-라 로슈(Hoffmann-La Roche)에 인수되었으며, 척수성 근위축증 2형 및 3형 환자를 대상으로 한 2상 임상 시험에서 병의 진행을 안정시키는 효과를 보였다. 그러나 누시너센과의 경쟁 및 공개 라벨 연장 시험에서 기대에 미치지 못하는 결과가 나오면서 2018년 개발이 중단되었다.[123]
임상 연구에서 효과를 보이지 못한 화합물들도 있다.
- 갑상선 자극 호르몬 방출 호르몬(TRH)은 초기 공개 라벨 방식의 비통제 임상 시험에서는 어느 정도 가능성을 보였지만[124][125][126], 이후 진행된 이중 맹검 위약 대조 시험에서는 효과가 없는 것으로 밝혀졌다.[127]
- 릴루졸(Riluzole)은 근위축성 측삭 경화증(ALS) 치료에 제한적으로 사용되는 약물로, 척수성 근위축증에도 비슷한 효과를 기대하며 시험이 제안되었다.[128][129] 하지만 2008년부터 2010년까지 척수성 근위축증 2형 및 3형 환자를 대상으로 진행된 시험[130]은 만족스러운 결과를 얻지 못해 조기에 중단되었다.[131]
- 이 외에도 실험실 연구(''생체 외'' 연구)에서 어느 정도 신경 보호 효과를 보였지만 실제 환자를 대상으로 한 연구(''생체 내'' 연구)로 이어지지 못한 화합물로는 β-락탐 항생제(예: 세프트리악손)[132][133]와 폴리스타틴(follistatin)[134] 등이 있다.
10. 6. 근육 복원
이 접근법은 뉴런 대신 근육 조직을 표적으로 삼아 척수성 근위축증(SMA)의 영향을 억제하는 것을 목표로 한다.- '''렐데세미티브''' (CK-2127107, CK-107)는 사이토키네틱스가 아스텔라스와 협력하여 개발한 골격근 트로포닌 활성제이다. 이 약물은 신경 신호 전달이 감소했음에도 불구하고 근육 반응성을 증가시키는 것을 목표로 한다. 렐데세미티브는 SMA 2, 3, 4형을 가진 청소년 및 성인 환자를 대상으로 한 2상 임상 시험에서 어느 정도 성공적인 결과를 보였다.[135]
- '''아피테그로맙''' (SRK-015)은 골격근 단백질인 미오스타틴의 활성화를 차단하여 근육 조직의 성장을 촉진하는 단클론 항체이다. 2021년 기준으로, 아피테그로맙은 누시너센으로 치료받는 소아 및 성인 환자에게 실험적인 추가 치료법으로서 성공적인 결과를 보였다.[136]
- '''GYM329''' (RO7204239)는 호프만-라 로슈가 개발한 약물로, 아피테그로맙과 유사하게 미오스타틴 활성화를 차단한다. 2022년 기준으로, GYM329는 리스디플람과 병용하여 보행이 불가능한 2~10세 SMA 아동을 대상으로 임상 개발이 진행 중이다.[137]
10. 7. 줄기 세포
척수성 근위축증(SMA) 환자는 주로 유아기에 사망하여 연구 샘플 확보에 어려움이 있었으나, 환자에게서 유래한 유도만능줄기세포(iPSC)를 이용한 연구가 진행되면서 이러한 문제가 해결되었다. 유도만능줄기세포주를 활용하여 질병 모델링이 가능해졌고, 이를 통해 질병 발생 메커니즘을 연구할 수 있게 되었다.[174]동물 실험 연구에서는 다음과 같은 결과들이 보고되었다.
- 척수 신경줄기세포를 분리하여 심각한 SMA 증상을 보이는 생쥐의 척추강 내에 주입했을 때, 생쥐의 생존 기간과 운동 능력이 증가하고 운동 신경의 수와 크기가 커지는 것이 확인되었다.[175][176]
- 고순도의 운동신경 전구세포를 SMA 생쥐 모델에 주입한 결과, 신경 병리 소견과 표현형이 개선되는 효과가 나타났다.[177]
- SMA 환자의 섬유아세포로부터 인간 유도만능줄기세포주(iPSC)를 만드는 데 성공했으며, 이 iPSC를 신경 세포로 분화시켜 질병 모델링과 약물 효과를 확인하는 연구가 시도되었다.[178][179]
그러나 줄기 세포는 아직 척수성 근위축증 치료법으로 공식적으로 인정받지 못하고 있다. 일부 규제 감독이 느슨한 국가의 사설 기업들은 미디어 과장 광고를 통해 줄기 세포 주사를 SMA를 포함한 여러 질병의 "치료법"으로 홍보하며 판매하고 있다. 의료계에서는 이러한 시술이 임상적인 효과는 없으면서 상당한 위험을 동반한다고 경고하며, SMA 환자들이 이러한 시술을 받지 않도록 권고하고 있다.[138][139] 실제로 2013년부터 2014년 사이 이탈리아에서는 Stamina 사기극 이후 법원 명령에 따라 소수의 SMA 1형 어린이들이 줄기 세포 주사를 맞았으나, 치료 효과는 없는 것으로 보고되었다.[140][141]
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