Spinal muscular atrophy is an autosomal recessive neuromuscular disorder that is caused by an insufficient level of survival motor neuron (SMN) protein. Nusinersen is an antisense oligonucleotide drug that modifies pre–messenger RNA splicing of the SMN2 gene and thus promotes increased production of full-length SMN protein.

Abstract We report on two patients who have a mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis, and recurrent cerebral insults that resemble strokes (MELAS). These two and nine other reported patients share the following features: ragged red fibers evident on muscle biopsy, normal early development, short stature, seizures, and hemiparesis, hemianopia, or cortical blindness. Lactic acidemia is a common finding. We believe that MELAS represents a distinctive syndrome and that it can be differentiated from two other clinical disorders that also are associated with mitochondrial myopathy and cerebral disease: Kearns‐Sayre syndrome and the myoclonus epilepsy ragged red fiber syndrome. Existing information suggests that MELAS is transmitted by maternal inheritance. The ragged red fibers suggest an abnormality of the electron transport system, but the precise biochemical disorders in these three clinical syndromes remain to be elucidated.

Nusinersen is an antisense oligonucleotide drug that modulates pre–messenger RNA splicing of the survival motor neuron 2 (SMN2) gene. It has been developed for the treatment of spinal muscular atrophy (SMA).

Background Nusinersen is a 2′-O-methoxyethyl phosphorothioate-modified antisense drug being developed to treat spinal muscular atrophy. Nusinersen is specifically designed to alter splicing of SMN2 pre-mRNA and thus increase the amount of functional survival motor neuron (SMN) protein that is deficient in patients with spinal muscular atrophy. Methods This open-label, phase 2, escalating dose clinical study assessed the safety and tolerability, pharmacokinetics, and clinical efficacy of multiple intrathecal doses of nusinersen (6 mg and 12 mg dose equivalents) in patients with infantile-onset spinal muscular atrophy. Eligible participants were of either gender aged between 3 weeks and 7 months old with onset of spinal muscular atrophy symptoms between 3 weeks and 6 months, who had SMN1 homozygous gene deletion or mutation. Safety assessments included adverse events, physical and neurological examinations, vital signs, clinical laboratory tests, cerebrospinal fluid laboratory tests, and electrocardiographs. Clinical efficacy assessments included event free survival, and change from baseline of two assessments of motor function: the motor milestones portion of the Hammersmith Infant Neurological Exam—Part 2 (HINE-2) and the Children's Hospital of Philadelphia Infant Test of Neuromuscular Disorders (CHOP-INTEND) motor function test, and compound motor action potentials. Autopsy tissue was analysed for target engagement, drug concentrations, and pharmacological activity. HINE-2, CHOP-INTEND, and compound motor action potential were compared between baseline and last visit using the Wilcoxon signed-rank test. Age at death or permanent ventilation was compared with natural history using the log-rank test. The study is registered at ClinicalTrials.gov, number NCT01839656. Findings 20 participants were enrolled between May 3, 2013, and July 9, 2014, and assessed through to an interim analysis done on Jan 26, 2016. All participants experienced adverse events, with 77 serious adverse events reported in 16 participants, all considered by study investigators not related or unlikely related to the study drug. In the 12 mg dose group, incremental achievements of motor milestones (p<0·0001), improvements in CHOP-INTEND motor function scores (p=0·0013), and increased compound muscle action potential amplitude of the ulnar nerve (p=0·0103) and peroneal nerve (p<0·0001), compared with baseline, were observed. Median age at death or permanent ventilation was not reached and the Kaplan-Meier survival curve diverged from a published natural history case series (p=0·0014). Analysis of autopsy tissue from patients exposed to nusinersen showed drug uptake into motor neurons throughout the spinal cord and neurons and other cell types in the brainstem and other brain regions, exposure at therapeutic concentrations, and increased SMN2 mRNA exon 7 inclusion and SMN protein concentrations in the spinal cord. Interpretation Administration of multiple intrathecal doses of nusinersen showed acceptable safety and tolerability, pharmacology consistent with its intended mechanism of action, and encouraging clinical efficacy. Results informed the design of an ongoing, sham-controlled, phase 3 clinical study of nusinersen in infantile-onset spinal muscular atrophy. Funding Ionis Pharmaceuticals, Inc and Biogen.

GLUCOSE (D-glucose) is an essential fuel for the brain and many other tissues. Five glucose-transporter proteins facilitate the diffusion of glucose across lipophilic plasma membranes.1 2 3 This pr...

Winkler et al. show that the glucose transporter GLUT1 in brain endothelium is necessary for the maintenance of proper brain capillary networks and blood-brain barrier integrity. The study also shows that loss of GLUT1 in a mouse model of Alzheimer's disease accelerates BBB breakdown, perfusion and metabolic stress resulting in behavioral deficits, elevated amyloid beta levels and neurodegeneration. The glucose transporter GLUT1 at the blood-brain barrier (BBB) mediates glucose transport into the brain. Alzheimer's disease is characterized by early reductions in glucose transport associated with diminished GLUT1 expression at the BBB. Whether GLUT1 reduction influences disease pathogenesis remains, however, elusive. Here we show that GLUT1 deficiency in mice overexpressing amyloid β-peptide (Aβ) precursor protein leads to early cerebral microvascular degeneration, blood flow reductions and dysregulation and BBB breakdown, and to accelerated amyloid β-peptide (Aβ) pathology, reduced Aβ clearance, diminished neuronal activity, behavioral deficits, and progressive neuronal loss and neurodegeneration that develop after initial cerebrovascular degenerative changes. We also show that GLUT1 deficiency in endothelium, but not in astrocytes, initiates the vascular phenotype as shown by BBB breakdown. Thus, reduced BBB GLUT1 expression worsens Alzheimer's disease cerebrovascular degeneration, neuropathology and cognitive function, suggesting that GLUT1 may represent a therapeutic target for Alzheimer's disease vasculo-neuronal dysfunction and degeneration.

Objective:

 To examine safety, tolerability, pharmacokinetics, and preliminary clinical efficacy of intrathecal nusinersen (previously ISIS-SMN_Rx), an antisense oligonucleotide designed to alter splicing of SMN2 mRNA, in patients with childhood spinal muscular atrophy (SMA). 

Methods:

 Nusinersen was delivered by intrathecal injection to medically stable patients with type 2 and type 3 SMA aged 2–14 years in an open-label phase 1 study and its long-term extension. Four ascending single-dose levels (1, 3, 6, and 9 mg) were examined in cohorts of 6–10 participants. Participants were monitored for safety and tolerability, and CSF and plasma pharmacokinetics were measured. Exploratory efficacy endpoints included the Hammersmith Functional Motor Scale Expanded (HFMSE) and Pediatric Quality of Life Inventory. 

Results:

 A total of 28 participants enrolled in the study (n = 6 in first 3 dose cohorts; n = 10 in the 9-mg cohort). Intrathecal nusinersen was well-tolerated with no safety/tolerability concerns identified. Plasma and CSF drug levels were dose-dependent, consistent with preclinical data. Extended pharmacokinetics indicated a prolonged CSF drug half-life of 4–6 months after initial clearance. A significant increase in HFMSE scores was observed at the 9-mg dose at 3 months postdose (3.1 points; p = 0.016), which was further increased 9–14 months postdose (5.8 points; p = 0.008) during the extension study. 

Conclusions:

 Results from this study support continued development of nusinersen for treatment of SMA. 

Classification of evidence:

 This study provides Class IV evidence that in children with SMA, intrathecal nusinersen is not associated with safety or tolerability concerns.

Spinal muscular atrophy (SMA) is a neurodegenerative disease associated with severe muscle atrophy and weakness in the limbs and trunk. We report interim efficacy and safety outcomes as of March 29, 2019 in 25 children with genetically diagnosed SMA who first received nusinersen in infancy while presymptomatic in the ongoing Phase 2, multisite, open-label, single-arm NURTURE trial. Fifteen children have two SMN2 copies and 10 have three SMN2 copies. At last visit, children were median (range) 34.8 [25.7-45.4] months of age and past the expected age of symptom onset for SMA Types I or II; all were alive and none required tracheostomy or permanent ventilation. Four (16%) participants with two SMN2 copies utilized respiratory support for ≥6 h/day for ≥7 consecutive days that was initiated during acute, reversible illnesses. All 25 participants achieved the ability to sit without support, 23/25 (92%) achieved walking with assistance, and 22/25 (88%) achieved walking independently. Eight infants had adverse events considered possibly related to nusinersen by the study investigators. These results, representing a median 2.9 years of follow up, emphasize the importance of proactive treatment with nusinersen immediately after establishing the genetic diagnosis of SMA in presymptomatic infants and emerging newborn screening efforts.

Objectives:

 Prospective cohort study to characterize the clinical features and course of spinal muscular atrophy type I (SMA-I). 

Methods:

 Patients were enrolled at 3 study sites and followed for up to 36 months with serial clinical, motor function, laboratory, and electrophysiologic outcome assessments. Intervention was determined by published standard of care guidelines. Palliative care options were offered. 

Results:

 Thirty-four of 54 eligible subjects with SMA-I (63%) enrolled and 50% of these completed at least 12 months of follow-up. The median age at reaching the combined endpoint of death or requiring at least 16 hours/day of ventilation support was 13.5 months (interquartile range 8.1–22.0 months). Requirement for nutritional support preceded that for ventilation support. The distribution of age at reaching the combined endpoint was similar for subjects with SMA-I who had symptom onset before 3 months and after 3 months of age (p = 0.58). Having 2 SMN2 copies was associated with greater morbidity and mortality than having 3 copies. Baseline electrophysiologic measures indicated substantial motor neuron loss. By comparison, subjects with SMA-II who lost sitting ability (n = 10) had higher motor function, motor unit number estimate and compound motor action potential, longer survival, and later age when feeding or ventilation support was required. The mean rate of decline in The Children9s Hospital of Philadelphia Infant Test for Neuromuscular Disorders motor function scale was 1.27 points/year (95% confidence interval 0.21–2.33, p = 0.02). 

Conclusions:

 Infants with SMA-I can be effectively enrolled and retained in a 12-month natural history study until a majority reach the combined endpoint. These outcome data can be used for clinical trial design.