Spinal muscular atrophy type 1 (SMA1) is a progressive, monogenic motor neuron disease with an onset during infancy that results in failure to achieve motor milestones and in death or the need for mechanical ventilation by 2 years of age. We studied functional replacement of the mutated gene encoding survival motor neuron 1 (SMN1) in this disease.Fifteen patients with SMA1 received a single dose of intravenous adeno-associated virus serotype 9 carrying SMN complementary DNA encoding the missing SMN protein. Three of the patients received a low dose (6.7×1013 vg per kilogram of body weight), and 12 received a high dose (2.0×1014 vg per kilogram). The primary outcome was safety. The secondary outcome was the time until death or the need for permanent ventilatory assistance. In exploratory analyses, we compared scores on the CHOP INTEND (Children's Hospital of Philadelphia Infant Test of Neuromuscular Disorders) scale of motor function (ranging from 0 to 64, with higher scores indicating better function) in the two cohorts and motor milestones in the high-dose cohort with scores in studies of the natural history of the disease (historical cohorts).As of the data cutoff on August 7, 2017, all 15 patients were alive and event-free at 20 months of age, as compared with a rate of survival of 8% in a historical cohort. In the high-dose cohort, a rapid increase from baseline in the score on the CHOP INTEND scale followed gene delivery, with an increase of 9.8 points at 1 month and 15.4 points at 3 months, as compared with a decline in this score in a historical cohort. Of the 12 patients who had received the high dose, 11 sat unassisted, 9 rolled over, 11 fed orally and could speak, and 2 walked independently. Elevated serum aminotransferase levels occurred in 4 patients and were attenuated by prednisolone.In patients with SMA1, a single intravenous infusion of adeno-associated viral vector containing DNA coding for SMN resulted in longer survival, superior achievement of motor milestones, and better motor function than in historical cohorts. Further studies are necessary to confirm the safety and efficacy of this gene therapy. (Funded by AveXis and others; ClinicalTrials.gov number, NCT02122952 .).

Objective In prior open‐label studies, eteplirsen, a phosphorodiamidate morpholino oligomer, enabled dystrophin production in Duchenne muscular dystrophy (DMD) with genetic mutations amenable to skipping exon 51. The present study used a double‐blind placebo‐controlled protocol to test eteplirsen's ability to induce dystrophin production and improve distance walked on the 6‐minute walk test (6MWT). Methods DMD boys aged 7 to 13 years, with confirmed deletions correctable by skipping exon 51 and ability to walk 200 to 400 m on 6 MWT, were randomized to weekly intravenous infusions of 30 or 50 mg/kg/wk eteplirsen or placebo for 24 weeks (n = 4/group). Placebo patients switched to 30 or 50 mg/kg eteplirsen (n = 2/group) at week 25; treatment was open label thereafter. All patients had muscle biopsies at baseline and week 48. Efficacy included dystrophin‐positive fibers and distance walked on the 6MWT. Results At week 24, the 30 mg/kg eteplirsen patients were biopsied, and percentage of dystrophin‐positive fibers was increased to 23% of normal; no increases were detected in placebo‐treated patients ( p ≤ 0.002). Even greater increases occurred at week 48 (52% and 43% in the 30 and 50 mg/kg cohorts, respectively), suggesting that dystrophin increases with longer treatment. Restoration of functional dystrophin was confirmed by detection of sarcoglycans and neuronal nitric oxide synthase at the sarcolemma. Ambulation‐evaluable eteplirsen‐treated patients experienced a 67.3 m benefit compared to placebo/delayed patients ( p ≤ 0.001). Interpretation Eteplirsen restored dystrophin in the 30 and 50 mg/kg/wk cohorts, and in subsequently treated, placebo‐controlled subjects. Duration, more than dose, accounted for dystrophin production, also resulting in ambulation stability. No severe adverse events were encountered. Ann Neurol 2013;74:637–647

Myoblast transfer has been proposed as a technique to replace dystrophin, the skeletal-muscle protein that is deficient in Duchenne's muscular dystrophy. Donor myoblasts injected into muscles of affected patients can fuse with host muscle fibers, thus contributing their nuclei, which are potentially capable of replacing deficient gene products. Previous controlled trials involving a single transfer of myoblasts have been unsuccessful.

We performed a randomized, double-blind, controlled six-month trial of prednisone in 103 boys with Duchenne's muscular dystrophy (age, 5 to 15 years). The patients were assigned to one of three regimens: prednisone, 0.75 mg per kilogram of body weight per day (n = 33); prednisone, 1.5 mg per kilogram per day (n = 34); or placebo (n = 36). The groups were initially comparable in all measures of muscle function. Both prednisone groups had significant improvement of similar degree in the summary scores of muscle strength and function. Improvement began as early as one month and peaked by three months. At six months the high-dose prednisone group, as compared with the placebo group, had improvement in the time needed to rise from a supine to a standing position (3.4 vs. 6.2 seconds), to walk 9 m (7.0 vs. 9.7 seconds), and to climb four stairs (4.0 vs. 7.1 seconds), in lifting a weight (2.1 vs. 1.2 kg), and in forced vital capacity (1.7 vs. 1.5 liters) (P<0.001 for all comparisons). There was an increase in urinary creatinine excretion (261 vs. 190 mg per 24 hours), which suggested an increase in total muscle mass. However, the prednisone-treated patients who had required long-leg braces (n = 5) or wheelchairs (n = 11) continued to require them. The most frequent side effects were weight gain, cushingoid appearance, and excessive hair growth. We conclude from this six-month study that prednisone improves the strength and function of patients with Duchenne's muscular dystrophy. However, further research is required to identify the mechanisms responsible for these improvements and to determine whether prolonged treatment with corticosteroids may be warranted despite their side effects. (N Engl J Med 1989; 320:1592–7.)

To continue evaluation of the long-term efficacy and safety of eteplirsen, a phosphorodiamidate morpholino oligomer designed to skip DMD exon 51 in patients with Duchenne muscular dystrophy (DMD). Three-year progression of eteplirsen-treated patients was compared to matched historical controls (HC).Ambulatory DMD patients who were ≥7 years old and amenable to exon 51 skipping were randomized to eteplirsen (30/50mg/kg) or placebo for 24 weeks. Thereafter, all received eteplirsen on an open-label basis. The primary functional assessment in this study was the 6-Minute Walk Test (6MWT). Respiratory muscle function was assessed by pulmonary function testing (PFT). Longitudinal natural history data were used for comparative analysis of 6MWT performance at baseline and months 12, 24, and 36. Patients were matched to the eteplirsen group based on age, corticosteroid use, and genotype.At 36 months, eteplirsen-treated patients (n = 12) demonstrated a statistically significant advantage of 151m (p < 0.01) on 6MWT and experienced a lower incidence of loss of ambulation in comparison to matched HC (n = 13) amenable to exon 51 skipping. PFT results remained relatively stable in eteplirsen-treated patients. Eteplirsen was well tolerated. Analysis of HC confirmed the previously observed change in disease trajectory at age 7 years, and more severe progression was observed in patients with mutations amenable to exon skipping than in those not amenable. The subset of patients amenable to exon 51 skipping showed a more severe disease course than those amenable to any exon skipping.Over 3 years of follow-up, eteplirsen-treated patients showed a slower rate of decline in ambulation assessed by 6MWT compared to untreated matched HC.

Myostatin is an endogenous negative regulator of muscle growth and a novel target for muscle diseases. We conducted a safety trial of a neutralizing antibody to myostatin, MYO-029, in adult muscular dystrophies (Becker muscular dystrophy, facioscapulohumeral dystrophy, and limb-girdle muscular dystrophy).This double-blind, placebo-controlled, multinational, randomized study included 116 subjects divided into sequential dose-escalation cohorts, each receiving MYO-029 or placebo (Cohort 1 at 1 mg/kg; Cohort 2 at 3 mg/kg; Cohort 3 at 10 mg/kg; Cohort 4 at 30 mg/kg). Safety and adverse events were assessed by reported signs and symptoms, as well as by physical examinations, laboratory results, echocardiograms, electrocardiograms, and in subjects with facioscapulohumeral dystrophy, funduscopic and audiometry examinations. Biological activity of MYO-029 was assessed through manual muscle testing, quantitative muscle testing, timed function tests, subject-reported outcomes, magnetic resonance imaging studies, dual-energy radiographic absorptiometry studies, and muscle biopsy.MYO-029 had good safety and tolerability with the exception of cutaneous hypersensitivity at the 10 and 30 mg/kg doses. There were no improvements noted in exploratory end points of muscle strength or function, but the study was not powered to look for efficacy. Importantly, bioactivity of MYO-029 was supported by a trend in a limited number of subjects toward increased muscle size using dual-energy radiographic absorptiometry and muscle histology.This trial supports the hypothesis that systemic administration of myostatin inhibitors provides an adequate safety margin for clinical studies. Further evaluation of more potent myostatin inhibitors for stimulating muscle growth in muscular dystrophy should be considered.

Background Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe, progressive, and rare neuromuscular, X-linked recessive disease. Dystrophin deficiency is the underlying cause of disease; therefore, mutation-specific therapies aimed at restoring dystrophin protein production are being explored. We aimed to assess the efficacy and safety of ataluren in ambulatory boys with nonsense mutation DMD. Methods We did this multicentre, randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 3 trial at 54 sites in 18 countries located in North America, Europe, the Asia-Pacific region, and Latin America. Boys aged 7–16 years with nonsense mutation DMD and a baseline 6-minute walk distance (6MWD) of 150 m or more and 80% or less of the predicted normal value for age and height were randomly assigned (1:1), via permuted block randomisation (block size of four) using an interactive voice-response or web-response system, to receive ataluren orally three times daily (40 mg/kg per day) or matching placebo. Randomisation was stratified by age (<9 years vs ≥9 years), duration of previous corticosteroid use (6 months to <12 months vs ≥12 months), and baseline 6MWD (<350 m vs ≥350 m). Patients, parents and caregivers, investigational site personnel, PTC Therapeutics employees, and all other study personnel were masked to group allocation until after database lock. The primary endpoint was change in 6MWD from baseline to week 48. We additionally did a prespecified subgroup analysis of the primary endpoint, based on baseline 6MWD, which is reflective of anticipated rates of disease progression over 1 year. The primary analysis was by intention to treat. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01826487. Findings Between March 26, 2013, and Aug 26, 2014, we randomly assigned 230 patients to receive ataluren (n=115) or placebo (n=115); 228 patients comprised the intention-to-treat population. The least-squares mean change in 6MWD from baseline to week 48 was −47·7 m (SE 9·3) for ataluren-treated patients and −60·7 m (9·3) for placebo-treated patients (difference 13·0 m [SE 10·4], 95% CI −7·4 to 33·4; p=0·213). The least-squares mean change for ataluren versus placebo in the prespecified subgroups was −7·7 m (SE 24·1, 95% CI −54·9 to 39·5; p=0·749) in the group with a 6MWD of less than 300 m, 42·9 m (15·9, 11·8–74·0; p=0·007) in the group with a 6MWD of 300 m or more to less than 400 m, and −9·5 m (17·2, −43·2 to 24·2; p=0·580) in the group with a 6MWD of 400 m or more. Ataluren was generally well tolerated and most treatment-emergent adverse events were mild to moderate in severity. Eight (3%) patients (n=4 per group) reported serious adverse events; all except one event in the placebo group (abnormal hepatic function deemed possibly related to treatment) were deemed unrelated to treatment. Interpretation Change in 6MWD did not differ significantly between patients in the ataluren group and those in the placebo group, neither in the intention-to-treat population nor in the prespecified subgroups with a baseline 6MWD of less than 300 m or 400 m or more. However, we recorded a significant effect of ataluren in the prespecified subgroup of patients with a baseline 6MWD of 300 m or more to less than 400 m. Baseline 6MWD values within this range were associated with a more predictable rate of decline over 1 year; this finding has implications for the design of future DMD trials with the 6-minute walk test as the endpoint. Funding PTC Therapeutics.

Micro-dystrophin gene transfer shows promise for treating patients with Duchenne muscular dystrophy (DMD) using recombinant adeno-associated virus serotype rh74 (rAAVrh74) and codon-optimized human micro-dystrophin driven by a skeletal and cardiac muscle-specific promoter with enhanced cardiac expression (MHCK7).To identify the 1-year safety and tolerability of intravenous rAAVrh74.MHCK7.micro-dystrophin in patients with DMD.This open-label, phase 1/2a nonrandomized controlled trial was conducted at the Nationwide Children's Hospital in Columbus, Ohio. It began on November 2, 2017, with a planned duration of follow-up of 3 years, ending in March 2021. The first 4 patients who met eligibility criteria were enrolled, consisting of ambulatory male children with DMD without preexisting AAVrh74 antibodies and a stable corticosteroid dose (≥12 weeks).A single dose of 2.0 × 1014 vg/kg rAAVrh74.MHCK7.micro-dystrophin was infused through a peripheral limb vein. Daily prednisolone, 1 mg/kg, started 1 day before gene delivery (30-day taper after infusion).Safety was the primary outcome. Secondary outcomes included micro-dystrophin expression by Western blot and immunohistochemistry. Functional outcomes measured by North Star Ambulatory Assessment (NSAA) and serum creatine kinase were exploratory outcomes.Four patients were included (mean [SD] age at enrollment, 4.8 [1.0] years). All adverse events (n = 53) were considered mild (33 [62%]) or moderate (20 [38%]), and no serious adverse events occurred. Eighteen adverse events were considered treatment related, the most common of which was vomiting (9 of 18 events [50%]). Three patients had transiently elevated γ-glutamyltransferase, which resolved with corticosteroids. At 12 weeks, immunohistochemistry of gastrocnemius muscle biopsy specimens revealed robust transgene expression in all patients, with a mean of 81.2% of muscle fibers expressing micro-dystrophin with a mean intensity of 96% at the sarcolemma. Western blot showed a mean expression of 74.3% without fat or fibrosis adjustment and 95.8% with adjustment. All patients had confirmed vector transduction and showed functional improvement of NSAA scores and reduced creatine kinase levels (posttreatment vs baseline) that were maintained for 1 year.This trial showed rAAVrh74.MHCK7.micro-dystrophin to be well tolerated and have minimal adverse events; the safe delivery of micro-dystrophin transgene; the robust expression and correct localization of micro-dystrophin protein; and improvements in creatine kinase levels and NSAA scores. These findings suggest that rAAVrh74.MHCK7.micro-dystrophin can provide functional improvement that is greater than that observed under standard of care.ClinicalTrials.gov Identifier: NCT03375164.

Becker muscular dystrophy (BMD) is a variant of dystrophin deficiency resulting from DMD gene mutations. Phenotype is variable with loss of ambulation in late teenage or late mid-life years. There is currently no treatment for this condition. In this BMD proof-of-principle clinical trial, a potent myostatin antagonist, follistatin (FS), was used to inhibit the myostatin pathway. Extensive preclinical studies, using adeno-associated virus (AAV) to deliver follistatin, demonstrated an increase in strength. For this trial, we used the alternatively spliced FS344 to avoid potential binding to off target sites. AAV1.CMV.FS344 was delivered to six BMD patients by direct bilateral intramuscular quadriceps injections. Cohort 1 included three subjects receiving 3 × 1011 vg/kg/leg. The distance walked on the 6MWT was the primary outcome measure. Patients 01 and 02 improved 58 meters (m) and 125 m, respectively. Patient 03 showed no change. In Cohort 2, Patients 05 and 06 received 6 × 1011 vg/kg/leg with improved 6MWT by 108 m and 29 m, whereas, Patient 04 showed no improvement. No adverse effects were encountered. Histological changes corroborated benefit showing reduced endomysial fibrosis, reduced central nucleation, more normal fiber size distribution with muscle hypertrophy, especially at high dose. The results are encouraging for treatment of dystrophin-deficient muscle diseases. Becker muscular dystrophy (BMD) is a variant of dystrophin deficiency resulting from DMD gene mutations. Phenotype is variable with loss of ambulation in late teenage or late mid-life years. There is currently no treatment for this condition. In this BMD proof-of-principle clinical trial, a potent myostatin antagonist, follistatin (FS), was used to inhibit the myostatin pathway. Extensive preclinical studies, using adeno-associated virus (AAV) to deliver follistatin, demonstrated an increase in strength. For this trial, we used the alternatively spliced FS344 to avoid potential binding to off target sites. AAV1.CMV.FS344 was delivered to six BMD patients by direct bilateral intramuscular quadriceps injections. Cohort 1 included three subjects receiving 3 × 1011 vg/kg/leg. The distance walked on the 6MWT was the primary outcome measure. Patients 01 and 02 improved 58 meters (m) and 125 m, respectively. Patient 03 showed no change. In Cohort 2, Patients 05 and 06 received 6 × 1011 vg/kg/leg with improved 6MWT by 108 m and 29 m, whereas, Patient 04 showed no improvement. No adverse effects were encountered. Histological changes corroborated benefit showing reduced endomysial fibrosis, reduced central nucleation, more normal fiber size distribution with muscle hypertrophy, especially at high dose. The results are encouraging for treatment of dystrophin-deficient muscle diseases.

Importance

 This ongoing study assesses long-term safety and durability of response in infants with spinal muscular atrophy (SMA) type 1 after dosing with onasemnogene abeparvovec gene replacement therapy. 

Objective

 The primary objective of this ongoing study is to assess safety. The secondary objective is to determine whether developmental milestones achieved in the START phase 1 clinical trial were maintained and new milestones gained. 

Design, Setting, and Participants

 This study is an ongoing, observational, follow-up study for continuous safety monitoring for 15 years in patients from the START phase I study (conducted May 5, 2014, through December 15, 2017) at Nationwide Children’s Hospital in Columbus, Ohio. Participants were symptomatic infants with SMA type 1 and 2 copies ofSMN2previously treated with an intravenous dose of onasemnogene abeparvovec (low dose, 6.7 × 10¹³vg/kg; or therapeutic dose, 1.1 × 10¹⁴vg/kg) in START. Thirteen of 15 original START patients are included in this analysis; 2 patients’ families declined follow-up participation. Data were analyzed from September 21, 2017, to June 11, 2020. 

Exposures

 Median time since dosing of 5.2 (range, 4.6-6.2) years; 5.9 (range, 5.8-6.2) years in the low-dose cohort and 4.8 (range, 4.6-5.6) years in the therapeutic-dose cohort. 

Main Outcomes and Measures

 The primary outcome measure was the incidence of serious adverse events (SAEs). 

Results

 At data cutoff on June 11, 2020, 13 patients treated in START were enrolled in this study (median age, 38.9 [range, 25.4-48.0] months; 7 females; low-dose cohort, n = 3; and therapeutic-dose cohort, n = 10). Serious adverse events occurred in 8 patients (62%), none of which resulted in study discontinuation or death. The most frequently reported SAEs were acute respiratory failure (n = 4 [31%]), pneumonia (n = 4 [31%]), dehydration (n = 3 [23%]), respiratory distress (n = 2 [15%]), and bronchiolitis (n = 2 [15%]). All 10 patients in the therapeutic-dose cohort remained alive and without the need for permanent ventilation. Prior to baseline, 4 patients (40%) in the therapeutic-dose cohort required noninvasive ventilatory support, and 6 patients (60%) did not require regular ventilatory support, which did not change in long-term follow-up. All 10 patients treated with the therapeutic dose maintained previously acquired motor milestones. Two patients attained the new milestone of “standing with assistance” without the use of nusinersen. 

Conclusions and Relevance

 The findings of this ongoing clinical follow-up of patients with SMA type 1 treated with onasemnogene abeparvovec supports the long-term favorable safety profile up to 6 years of age and provides evidence for sustained clinical durability of the therapeutic dose. 

Trial Registration

 ClinicalTrials.gov Identifier:NCT03421977.