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哪些药物有望“治愈”阿尔茨海默病?

2023-02-19作者:论坛报沐雨综述
非原创

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作者:北京老年医院精神心理二科主任 主任医师 吕继辉


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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是发生于老年期和老年前期,以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的神经系统变性疾病,通常呈持续性、进行性发展,最终导致患者智力残疾乃至死亡。

AD的发病机理尚不明确,因而缺乏特异性的预防和治疗措施。目前临床应用的主要是对症治疗药物,包括胆碱酯酶抑制剂(AchEI)和美金刚,以及控制精神行为症状的药物。

AchEI有多奈哌齐、卡巴拉汀、加兰他敏等,通过减少突触间隙中乙酰胆碱的降解来促进神经传递。美金刚是一种N-甲基D-天冬氨酸受体(NMDAR)离子通道拮抗剂,通过调节钙离子进入神经元和对抗谷氨酸诱导的兴奋毒性起到治疗作用。

这些药物可以在一定程度上控制AD患者的症状,但不能影响AD的病理进程。AD对社会和家庭造成沉重的经济负担和照料负担,急需能够有效抑制或逆转病理进程的疾病修饰治疗手段。

疾病修饰治疗指通过医学干预达到改变疾病临床进展轨迹的治疗方法。当药物能够延迟潜在的病理或病理生理学过程时,可认为具有疾病修饰作用。本文对基于AD主要发病机理的AD疾病修饰治疗药物研发作一阐述。


AD 的典型病理学特征是β淀粉样蛋白(Aβ)异常沉积形成的斑块和 tau 蛋白过度磷酸化形成的神经纤维缠结,而且二者神经毒性的途径可能存在相互关联。因此,Aβ和tau不仅是AD生物学标准ATN诊断框架和病情严重程度评价的重要指标,也是AD疾病修饰药物开发的主要靶点。

除了AD的核心病理特征Aβ、tau和小胶质细胞,血脑屏障、脑的胶质细胞和其他清除系统、外周免疫系统,胃肠道微生物等也可能参与疾病的发生发展。

基于AD相关神经递质、神经丝蛋白、突触相关蛋白、肠道微生物、免疫指标、基因编辑等方面的生物标志物和干预手段研究也正在从不同的角度和层面进行探索。任何基础研究的突破都可能为药物研发指引方向。


以Aβ为靶点的药物研发

长久以来,Aβ在AD的发病机制中的作用已经被众多基因、生物标志物和病理研究所证实,以Aβ斑块为核心的淀粉样蛋白级联假说始终占主导地位。

近年体内和体外研究均证实可溶性Aβ寡聚体是主要的神经毒性物质,它通过复杂的分子机制导致神经细胞凋亡。在AD患者出现首发症状之前数年,大脑中已经出现Aβ病理性沉积,Aβ是AD疾病谱必要的诊断条件。

1

抑制Aβ的产生

生理过程中大部分APP由α分泌酶和γ分泌酶剪切产生可溶性的P3片段,少部分APP经β分泌酶和γ分泌酶作用裂解为Aβ,两种途径处于动态平衡之中。因此α分泌酶活性增强剂、β分泌酶抑制剂和γ分泌酶活性调节剂一直是药物治疗研究靶点。

α分泌酶活性增强剂如植物提取物表没食子儿茶素-没食子酸酯、苔藓虫素等已经体外实验或动物实验证实可以激活α分泌酶,但提取困难等原因使其临床应用受限。毒蕈碱样乙酰胆碱受体激动剂能够刺激α分泌酶活性。

2021年11月《细胞》杂志报道安全性较好的毒蕈碱M1 受体激动剂HTL9936有可能成为AD的备选药物,有潜在开发价值。数个β分泌酶和γ分泌酶抑制剂曾进入Ⅱ期和Ⅲ期临床试验,但均因某些原因终止,尚无成药获批。

β分泌酶抑制剂有维罗司他(verubecestat)、拉贝司他(lanabecestat)和LY3202626。它们在健康受试者和前驱、轻中度AD患者的试验结果中表明显著降低了Aβ的生成;但在Ⅱ或Ⅲ期临床试验中,未能减缓认知能力下降甚至部分AD受试者出现某些认知域功能恶化,加上体重减轻、头发变色、精神问题、肝功能损害等不良事件,最终宣告失败。

γ分泌酶抑制剂Avagacestat和Semagacestat因为疗效问题和导致皮肤癌的不良作用而失败。非甾体抗炎药R-氟比洛芬曾被发现可以作为γ分泌酶调节剂减少Aβ42的产生,但在Ⅲ期试验阶段没有达到预期疗效被终止。

2

促进Aβ的清除

01

被动免疫抑制疗法

有研究尝试过多种针对Aβ某些抗原决定簇,并对Aβ单体或寡聚体具有特异性的Aβ单克隆抗体。其中Aducanumab能够在AD小鼠模型和前驱期或轻度AD患者中穿过血脑屏障,减轻Aβ负荷,减缓认知能力下降。此突破性进展是淀粉样级联假说的佐证,但因为该药物可以导致血管源性水肿,于2019年3月的Ⅲ期临床试验结果时被判定无效。

然而2019年10月在重新数据评估的基础上发现它与安慰剂相比虽有副作用,但在更高剂量下能减少高达22%的认知功能下降,因此2021年获FDA批准用于轻度认知障碍和轻度AD患者的治疗。虽然某些单抗因为血脑屏障通过率差、疗效不显著、脑水肿或微出血等不良事件而中止研究,目前仍有十多种Aβ单克隆抗体处于临床试验的不同阶段,等待结果揭晓。

02

主动免疫疗法

主动免疫的原理是希望通过注射基于蛋白质、mRNA或DNA研发的疫苗来激活人的体液免疫,达到减少或抑制Aβ的目的。如针对Aβ42蛋白全长的疫苗(AN-1792)在受试者体内产生了强大的抗体滴度,有效地去除了大多数受试者大脑中的Aβ斑块,但未能预防痴呆的发生。

还有mRNA自我复制疫苗,有望通过降低Aβ、更具毒性的pE(3)Aβ和亲环素D来提高大脑ATP水平,从而在认知正常的老年人中预防突触低代谢,预防AD。针对编码Aβ不同阶段的mRNA和DNA疫苗正在多种动物体内进行实验,目的是配制出适用于人类的安全有效的疫苗。

03

与Aβ相关的其他免疫疗法

除了Aβ42和Aβ40,被翻译后修饰而成的其他类型的Aβ(主要是pEAβ)也与AD严重程度相关,因此可用作干预靶点。

尽管在Ι期试验中出现了一些不良反应如微出血,pEAβ抗体(LY3002813,即Donanemab)能够将脑Aβ负荷减少40%。接下来针对257名前驱期AD患者的Ⅱ期临床试验产生了令人鼓舞的结果,包括减少了Aβ和tau负荷,改善了认知能力,且没有其他明显的不良反应, 目前正在更多的受试者中利用更公认的认知评估工具进行验证。

未经修饰的Aβ和pEAβ的混合寡聚体细胞毒性最强,因此是有探索价值的治疗靶点。有学者开发了可以高度特异性结合pEAβ的单克隆抗体(PBD-C06)和可以结合未经修饰的Aβ的高毒性杂聚体,并将其设计成具有最大限度降低血管源性水肿的特性以减少不良反应。抗pEAβ的免疫疗法是否比抗Aβ疗法更安全有效尚需验证。

另外,Aβ还能被中性内肽酶(neprilysin, NEP)为代表的一类蛋白酶降解为小分子后从体内清除。NEP有可能成为AD治疗的潜在药物靶点来延缓AD的发生和发展,有研究发现丁苯酞可以促进AD大鼠模型海马组织的中性内肽酶的活性含量而加速Aβ的降解。

还有许多人工合成的或天然的小分子、肽和拟肽正在作为Aβ聚集、受体结合和毒性调节剂接受细胞学和动物学研究,甚至到达Ⅲ期临床试验,但均未成功。

尽管有许多失败,开发抗Aβ药物的努力并没有减少。例如Aducanumab的成功给其他Aβ单抗带来了曙光,接下来可能会有新的证据使更多的药物获批。


以tau蛋白为靶点的药物研发

虽然不如针对Aβ药物的研究成熟,作为与症状严重程度密切相关的AD病理改变,有些药物研发也围绕着tau蛋白展开。在AD和其他tau蛋白病患者的大脑中,聚集了具有β片层结构的纤维状tau的细胞内包涵体。

AD神经元纤维缠结的主要成分是由异常磷酸化的tau蛋白组成的成对的螺旋丝(PHF)和直丝(SF)。因此,tau与微管的分离以及tau从无序状态到异常聚集状态的转变是tau相关疾病的启动环节。Tau过度磷酸化使Tau在体细胞线粒体中累积、自我聚集、聚合,引发轴突线粒体运输缺陷,最终导致神经元毒性。

使用人类样本进行的动物和病理学研究表明,tau寡聚体的形成导致神经元丢失。在tau病变的进展过程中,tau“种子”从细胞中释放出来并进入其他细胞,导致病理性tau聚集的繁殖。tau蛋白过度磷酸化导致AD患者大脑产生神经纤维缠结,参与了AD的发病机制,所以抑制tau蛋白过度磷酸化也可能是一种治疗策略。


有几种潜在的方法可以阻断tau介导的毒性:直接抑制病理性tau聚集、抑制病理性tau聚集之前发生的tau翻译后修饰、抑制tau繁殖、稳定微管。

基于Tau研发的药物有翻译后修饰抑制剂或Tau聚集抑制剂,以及减少Tau表达的寡核苷酸、微管稳定剂和免疫疗法。

如具有抑制tau蛋白聚集作用或潜能的物质(二氢甲磺酸亮甲基亚砜LMTM、姜黄素类似物、人参、金属镍、叶酸、亚甲蓝)、抑制tau磷酸化的tideglusib、微管稳定剂(Epothilone D、曲烷衍生物TPI287)等。

这些小分子或单克隆抗体有的因为无效或副作用中止于某试验阶段,有的尚在实验探索中。



免疫疗法同样用来进行基于tau的药物研发,针对tau的被动免疫疗法目的是开发能够清除细胞外错误折叠tau蛋白的抗体(BIIB092、C2N-8E12、BIIB076、JNJ-63733657、Lu AF87908等)。

针对tau蛋白的主动免疫疗法是由致病性tau片段组成的抗原决定簇研发疫苗(如AADvac1、ACI-35),还有tau片段和Aβ片段双重作用的疫苗,均处于动物实验和不同的临床试验阶段。

另外,Src家族激酶中的Fyn通过与tau结合并使其磷酸化促进Aβ诱导的兴奋毒性,而Fyn缺乏可以减少试验小鼠的tau神经纤维缠结和过度磷酸化,提示抑制Fyn是治疗的潜在靶点。

Saracatinib是Fyn的小分子抑制剂,曾通过Ib期试验证明对轻中AD患者是安全的且耐受性良好,并能渗透到中枢神经系统。遗憾的是,Ⅱ期试验表明该药物对AD患者没有积极的治疗效果而停止研究。


以其他目标为靶点的药物研发

除Aβ和tau外的某些AD生物标记物也成为药物研发的靶标,包括针对APOE的ε4等位基因、谷氨酰胺环化酶、tau激酶GSK-3β、NADPH氧化酶、Aβ受体信号传导通路的抑制剂仍处试验阶段,离获批临床应用尚具距离。

将现有的、经批准的药物用于AD治疗,即老药新用也是寻找AD药物的一个方向。

这些药物已被批准用于癌症(如马西替尼和来那度胺)、心血管/高血压疾病(如氨氯地平、氯沙坦和替米沙坦)、神经精神疾病(如左乙拉西坦和米氮平)、糖尿病(如二甲双胍和苯福硫胺)和其他疾病,发现可能对AD有益。

在扩大适应证之前,这些药需要重启临床试验,来验证对AD的疗效和疾病修饰作用。还有通过组合或重新设计针对多个靶点的药物,希望能够通过增加血脑屏障的通透性、作用相加来增加疗效和减少副作用。

对于药物试验失败的思考

迄今为止,在400多个AD临床试验中,曾有30多个AD候选药物进入Ⅲ期,但只有Aducanumab成功获批,故AD是药物研发成功率最低的疾病之一。

尽管如此,目前约涉及120种药物的140项AD治疗或预防试验正在进行,预计2025年前能看到新的结果。药物研发失败和方向不明的根本原因是AD发病机理尚不清楚。


大多数药物以Aβ为靶标,但绝大部分都失败了,具体原因可能是多方面的。首先在AD发生机制方面,Aβ学说一直处于主导地位,但至今未能完全解释AD。

2018年NIA推荐的AD生物学诊断ATN框架,将Aβ作为AD疾病谱的首选必要条件。但2021年国际工作组建议要谨慎解读AD生物标志物阳性,原因是Aβ和tau病理并非AD所特有,即AD患者存在其他病理变化而其他疾病也可出现AD病理;Aβ等生物标志物对AD源性认知损伤预测准确度较低等。

Aβ学说与抗Aβ治疗互相佐证的关系仍存在不确定性,虽然有的抗Aβ疗法能够清除脑内Aβ,但无论Aβ斑块清除率如何,疾病仍继续进展。Aducanumab的成功获批给这个方向的研究带来了曙光,Aβ仍然是药物研发最主要的靶标。

近年研究报道可溶性的Aβ寡聚体才是Aβ真正的致病形式,但以往的药物研发没有顾及这一点。新近Science上刊登了人脑中Aβ42纤维的冷冻电镜(cryo-EM)结构,发现散发性AD患者与家族性AD患者大脑中的Aβ42纤维丝是两种类型,而且大脑中的Aβ42细丝的结构与体外组装的细丝不同。

这为Aβ药物研发提供了新的启示,也许药物设计需要考虑AD分型,针对不同的Aβ42细丝,这与Giovanni B Frisoni等发表在Nature子刊上的AD分类新观点一致,如将AD分为常染色显性AD、APOEε4相关的散发性AD与APOEε4无关的散发性AD。



试验纳入的AD患者处于较晚的病程阶段也是一个重要的原因,当致病物质积累过多,以及神经元死亡这些不可逆的病理损害太重时,药物干预很难发挥作用。AD早期症状隐匿,应用更敏感可行的生物学标志物和认知评价工具将促进药物试验关口前移。

其他的药物失败的原因可能包括药物方面的问题,如药物本身缺乏疗效、试验剂量过低、出现不能耐受的毒副作用、血脑屏障透过率差等。

也有试验方面的因素,如实验动物模型不能完全代表AD受试者、错误地纳入了非AD受试者、疗效指标不敏感、药物持续时间不够、试验设计不合理、数据分析不完善等;还有可能药物其实具有保护作用,但未能抵抗疾病进展的速度。


截至目前,人类各系统、各器官的几乎所有变性疾病均难以找到确切致病原因,也缺乏可以逆转病情的药物。作为一种与增龄关系密切的神经变性疾病,AD的疾病修饰治疗药物研发也存在着巨大挑战。

但AD的高患病率使它带来过度沉重的社会负担,AD疾病修饰药物研发仍有很大的价值,一旦产生突破将可能推动其他变性疾病的治疗进步。

AD的致病原因可能是多方面的,可以尝试更早期干预、多种治疗措施耦合、药物治疗和非药物治疗联合、中西医结合等方法提高药物治疗效果。

虽然至今病因不明,也没有广泛应用于临床的修饰治疗药物,但以往的尝试都从各自的角度和研究点揭示了越来越多的接近真相的事实,让我们对这个疾病的了解逐渐加深。

药物研发依赖病因学的发展,伴随AD基础研究的进展,AD疾病修饰治疗将会找到更加清晰明确的方向。


来源:北京老年医院记忆中心


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