与新兴科技传媒中心合作,本文由泛科学改写。详细专家回应请见:2021年6月8日“2021年是阿尔茨海默病药物研究的关键时间”的专家意见数据更新至去年年底(2020年),国际期刊Nature 《Nature》例行列出每年科学界关注的10大话题,其中提到“阿尔茨海默病的药物已经到了关键时刻”。
今年6月7日,美国制药商Biogen生产的一种药物“Aducanumab”经过长期研发和临床试验,终于被美国美国食品药品监督管理局(FDA)批准为老年痴呆症新药。(未来可能出售的药物名为Aduhelm)
这药有什么特别之处?还有其他药物研发方向值得关注吗?临床上有哪些治疗老年痴呆症的药物?
阿兹海默症的成因
阿尔茨海默病是一种大脑神经退行性疾病。目前学者认为,患者认知能力下降的主要原因可能是脑内淀粉样蛋白(a)的堆积。
老年痴呆症会降低患者的认知功能。图//ENVATO ELEMENTS除了主要致病因子A外,阿尔茨海默病的病因还包括最近在30-50%阿尔茨海默病患者大脑中发现的“异常积聚的Tau蛋白”[1]和“TDP-43蛋白积聚”[2][3]。
此外,阿尔茨海默病还受到家族遗传、脑部炎症[1]、高血糖和高胆固醇血症等慢性疾病的影响。
目前治疗阿兹海默症的药物与限制
阳明交通大学脑科学研究中心副教授郑汉若、中研院细胞与个体生物学研究所副研究员廖永峰解释说,目前批准的治疗阿尔茨海默病的药物只能“减缓部分患者精神功能的恶化”,不能阻止或逆转病程。
在服用老年痴呆症药物的初期,患者可以明显改善认知功能,但服药三到五年后,认知功能会急剧下降。
主要原因是目前FDA批准的四种老年痴呆症药物都是缓解症状,并不能完全阻止病情恶化。
目前所有治疗老年痴呆症的药物都只能缓解症状,不能完全治愈。图//ENVATO ELEMENTS为了突破这类药物的治疗瓶颈,各大药企和医学科研机构都在全力研发“疾病修饰药物”,通过阻断-淀粉样蛋白或tau蛋白等致病因子的神经毒性,阻止神经细胞凋亡,从而真正阻止疾病的进一步恶化,只有这样才有机会研发出可以治疗甚至预防AZ的药物。
新药 Aducanumab 的诞生
百健制药厂2016年的初步临床试验发现,Aducanumab能结合并清除淀粉样(a),可能加强脑内小胶质细胞的功能,避免神经炎症,改善认知功能[4]后续结果令人期待。
中央研究院基因组学中心副研究员陈云如解释说,A的特点是它会从单体聚集聚合成毒性沉积物,沉积在神经细胞外会导致神经细胞死亡[1]。
A会从单体积累聚合成毒性沉积物,沉积在神经细胞外会导致神经细胞死亡。图//ENVATO ELEMENTS过去失败的A抗体药物,如礼来公司的“Solanezumab”,通过小鼠产生抗A淀粉蛋白单体的抗体,再通过基因工程将其转化为人抗体。虽然在第三期临床试验中可以减少A的积累,但未能显著改善或延缓患者的认知功能退化[4]。
抗体药物Aducanumab将特别受欢迎,因为它是通过从健康人的免疫细胞中筛选抗A沉积的抗体而直接获得的。与之前小鼠产生的抗体药物不同,它是一种对A沉积具有特异性的人类抗体。
副研究员廖永峰还补充道,Aducanumab是近二三十年来研发阿尔茨海默病药物过程中,首次发现药物可以直接显著改善受试者的精神功能[5],改善的程度与脑内-淀粉样沉积物的下降呈正相关,这意味着Aducanumab的疗效是通过清除淀粉样沉积物来实现的
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这结果也同时支持「β-类澱粉蛋白」的确在阿兹海默症的致病机转中扮演一个非常重要的角色。
Aducanumab 峰迴路转的临床试验结果
Aducanumab 临床试验第一期结果是,给药组显示出前所未见的、改善认知功能退化的效果。然而后来的临床试验第三期却因看不出显着改善而一度停止。
百健药厂在 2016 年发表了 Aducanumab 于 164 例阿兹海默轻症患者的临床研究,指出依投药时间与剂量的多寡,Aducanumab 能减少患者脑中β-类澱粉蛋白并改善认知功能[4]。
之后 78 週的临床第三期期试验中,分为 EMERGE 与 ENGAGE 两组,2019 年初,因独立监管委员会的期中分析评估认为可能无法达到主要临床指标[6],百健宣布停止试验。
然而同年十月因为加入更多数据,百健指出 EMERGE 组接受高剂量 Aducanumab 的患者,认知能力比接受安慰剂者好[7]。虽然 Aducanumab 在 ENGAGE 组整体中没有显着的改善效果,但採最高 Aducanumab 剂量时,对 ApoE4 基因型的阿兹海默轻症患者有疗效,他们的认知能力比接受安慰剂的好[8]。
因此,目前 Aducanumab 已被加速批准用于治疗阿兹海默症引起的「轻度认知障碍」及「早期失智症」,但日后仍需进行第四期临床试验,证明其临床成效。
新药为阿兹海默治疗带来更多可能
由于阿兹海默症的致病机转複杂,不同药物的作用机转皆不相同,郑菡若副教授认为,未来若有多种药物通过许可,可能会採取合併疗法。
中研院副研究员陈韵如也补充,加上每个病理特徵可能在不同的年纪出现[9],将来的药物可能无法只控制单一因子,必须朝多目标研发药物,未来治疗方向亦需将病人细分成不同的阶段及种类,全方面依病人基因型[10]及病理特徵来考虑调控的方法。
廖永丰副研究员根据 Jeffrey Cummings 及几位在克利夫兰临床医学研究中心(Cleveland Clinic)的阿兹海默症专家合着的一篇论文中指出,从临床试验注册网站 ClinicalTrials.gov 截至 2020 年 2 月 27 日止的统计资料显示,目前仍然有 121 种阿兹海默症的候选药物在人体临床试验的阶段[11]。
有 17 种属于缓解病程的药物已进入到临床试验的第三期,其中占大宗的是属于抑制 β-类澱粉蛋白毒性的药物,有 6 种。其它 11 种不同药理机转的药物也已顺利进入第三期试验,代表抗 Tau 蛋白[12] 沈积的药物、抗神经发炎反应的药物、提升能量代谢活性的药物、以及活化神经传导提供神经保护效果的药物,都将有机会在未来五年内被证实对阿兹海默症的疗效。
若分析临床第一、第二期试验阶段的药物之药理机转,的确可看出过去五年来开发阿兹海默症药物的重点已从抑制 β-类澱粉蛋白神经毒性,转移到其它致病机转上,这些非 β-类澱粉蛋白致病机转的药物已占近八成的比例。
这个趋势也反映,近年来转译医学及临床研究对阿兹海默症致病机转的结论,都指向 Tau 蛋白沈积的神经毒性、异常的神经发炎反应、能量代谢的失恆、以及神经传导的缺陷,可能在阿兹海默症致病机转的不同阶段,与 β-类澱粉蛋白的神经毒性以协同作用或独立作用,加速阿兹海默症的病程。
所以持续开发这些「非 β-类澱粉蛋白致病机转」的药物,将可能达到阿兹海默症个人化精準医疗的目标。
回过头来,Aducanumab 开发成功的经验,也带动了各大药厂持续投注可观的资源,继续推动阿兹海默症新药研发。
近期也终于有其它成功的临床试验结果,包括罗氏药厂(Roche)的「Gantenerumab」及卫采药厂(Eisai)的「BAN2401」,两个抗体药物都可以有效减低阿兹海默症轻症患者或无症状者脑部β-类澱粉蛋白沈积物的堆积量。
这也说明 Aducanumab 在阿兹海默症药物开发的历史意义,可以审慎乐观地期望未来阿兹海默症药物开发的前景,也可实质鼓舞阿兹海默症患者及照护者。
注释
- [1] Pomara, N. & Sidtis, J.J. (2010). “Alzheimer’s disease.” N Engl J Med 362(19), 1844; author reply 1844-5.
- [2] Josephs, K.A. et al. (2014). “Staging TDP-43 pathology in Alzheimer’s disease.”Acta neuropathologica,127(3), 441-450.
- [3] Shih, Y.H. et al. (2020).“TDP-43 interacts with amyloid-beta, inhibits fibrillization, and worsens pathology in a model of Alzheimer’s disease.”Nature communications, 11(1), 1-17.
- [4] Sevigny, Jeff, et al. (2016). The antibody aducanumab reduces Aβ plaques in Alzheimer’s disease.Nature,537(7618), 50-56.
- [5] 编注:这里的心智功能,是指包含语文能力、记忆能力、空间辨识能力,以及思觉感官功能。
- [6] 编注:此主要临床指标依照临床失智评估量表(Clinical Dementia Rating-Sum of the Boxes, CDR-SB),量化阿兹海默症患者的认知功能以及药物治疗成效,并据此支持法规审查核准上市。
- [7] Knopman, David S., et al. (2019). Failure to demonstrate efficacy of aducanumab: An analysis of the EMERGE and ENGAGE trials as reported by Biogen.Alzheimer’s Dement.2020;1-6.
- [8] Massie, Tristan. (2020)BLA 761178 Statistical Review Aducanumab inAlzheimer’s.
- [9] Jack, C.R., Jr. et al. (2013). “Tracking pathophysiological processes in Alzheimer’s disease: an updated hypothetical model of dynamic biomarkers.”The Lancet Neurology, 12(2), 207-216.
- [10] 编注:基因型是指生物体中所有遗传讯息的集合。基因型的相关研究可以帮助诊断遗传疾病、鉴定亲缘关係、预测得到疾病的风险等。
- [11] Cummings, J., Lee, G., Ritter, A., Sabbagh, M., & Zhong, K. (2020). “Alzheimer’s disease drug development pipeline: 2020.”Alzheimer’s & Dementia: Translational Research & Clinical Interventions,6(1), e12050.
- [12] 编注:正常的Tau蛋白(tau protein)能协助维持神经元功能的完整,不正常磷酸化的tau蛋白会形成神经纤维缠结(neurofibrillary tangles),破坏细胞的维生运输系统,使细胞死亡,促使阿兹海默症发生及恶化。
其它参考文献
- Alzheimer’s Disease International. (2021).“About Alzheimer’s & Dementia.”Retreval Date: 2021/2/5
- Sevigny, J. et al. (2016). “The antibody aducanumab reduces Aβ plaques in Alzheimer’s disease.”Nature,537(7618), 50-56.
- Long, J. M., & Holtzman, D. M. (2019). Alzheimer disease: an update on pathobiology and treatment strategies.Cell,179(2), 312-339.
- Linse, Sara, et al. (2020). Kinetic fingerprints differentiate the mechanisms of action of anti-Aβ antibodies.Nature Structural & Molecular Biology,27(12), 1125-1133.
- Uhlmann, Ruth E., et al. (2020). Acute targeting of pre-amyloid seeds in transgenic mice reduces Alzheimer-like pathology later in life.Nature Neuroscience,23(12), 1580-1588.
相关资料
- Holly Else (2020). “The science events to watch for in 2021”Nature News, December 22.
- 陈祈典(2020)〈阿兹海默症新药前景未卜〉,工商时报,11月30日。
- Aducanumab 前期试验报告:Sevigny, Jeff, et al. (2016).“The antibody aducanumab reduces Aβ plaques in Alzheimer’s disease.”Nature,7618: 50-56.
- Aducanumab 试验第三期分为 Emerge 与 Engage 两组,分别招募了 1,600 位 50 岁至 85 岁的患者,与对照组比较静脉注射低、高剂量 Aducanumab 的结果。
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