阿爾茨海默病的新藥研發(fā)困局
來(lái)源：醫(yī)藥魔方 點(diǎn)擊量：3732 時(shí)間：2019-12-19
1906年11月3日，來(lái)自慕尼黑的精神科醫(yī)生Alois Alzheimer在圖賓根舉行的德國(guó)西南部精神病醫(yī)師會(huì)議上報(bào)告了一個(gè)奇怪的病例。報(bào)告結(jié)束之后，臺(tái)下鴉雀無(wú)聲。他原本期待的是一場(chǎng)熱烈的討論，畢竟臺(tái)下坐著將近100人，但聽(tīng)眾似乎對(duì)他的報(bào)告并不感興趣。
Alois報(bào)告的病例是一位名叫Auguste Deter的德國(guó)婦女。大概五年前她的丈夫Karl帶她到Alois的診所就診。Karl是一位鐵路工人，在與Auguste結(jié)婚的28年內(nèi)他們一直過(guò)著快樂(lè)的生活，但八個(gè)月前他妻子一系列行為異常引起了他的警覺(jué)。
起先Auguste只是有些疑神疑鬼，經(jīng)常懷疑Karl與他們的女鄰居有不正當(dāng)關(guān)系。接著Auguste的記憶力開(kāi)始嚴(yán)重衰退。雖然她早已步入中年，對(duì)家務(wù)事駕輕就熟，但她卻經(jīng)常忘記做家務(wù)，就連做飯也經(jīng)常出差錯(cuò)。接下來(lái)的幾個(gè)月她開(kāi)始不斷地在家里無(wú)目的地走來(lái)走去，想盡辦法藏匿家里的財(cái)產(chǎn)。她開(kāi)始產(chǎn)生各種錯(cuò)覺(jué)，總是害怕貨車隨時(shí)會(huì)駛?cè)胨抑小Ｋ纳钕萑肓藷o(wú)盡的恐懼與痛苦之中。
Karl感到越來(lái)越迷茫，雖然他知道上了年紀(jì)的人會(huì)像Auguste一樣健忘，但她類似精神病一樣的病癥著實(shí)讓人覺(jué)得不可思議。于是Karl帶著他的妻子來(lái)到了法蘭克福，在當(dāng)時(shí)全世界最著名的精神科診所Asylum for the Insane and Epileptic就診。Alois熱情接待了兩個(gè)人，在短暫接觸Auguste之后，Alois對(duì)她產(chǎn)生了強(qiáng)烈的興趣，因?yàn)樗麖奈匆?jiàn)過(guò)這樣的的病人。前一分鐘她還安靜異常，后一分鐘她就變得無(wú)比驚恐，尖叫不止，伸手抓撓其他病人的臉。接下來(lái)的幾個(gè)月，Auguste逐漸失去了方向感，變得更加健忘和精神錯(cuò)亂。她時(shí)?？粗鳤lois的眼睛，不斷重復(fù)著一句話：大概，我已經(jīng)迷失了自己。
Alois日復(fù)一反日地觀察Auguste。由于病情惡化，她不得不整日臥床。Alois覺(jué)得她的狀況太糟糕，已經(jīng)很難從她身上得到什么有價(jià)值的信息了。1902年Alois離開(kāi)法蘭克福前往慕尼黑的Emil Kraepelin工作，讓其同事接替他照顧Auguste。在1906年Auguste死后，Alois請(qǐng)求將Auguste的大腦送到他位于慕尼黑的實(shí)驗(yàn)室。
第一眼看到Auguste的大腦樣本時(shí)，Alois就為這顆大腦嬌小的體積感到詫異，而且大腦皮層存在大量的、可能由神經(jīng)元死亡導(dǎo)致的組織缺失。當(dāng)Alois把大腦放到顯微鏡下觀察時(shí)，Alois感到更加震驚，整個(gè)大腦的神經(jīng)元之間遍布著深色的顆粒，與周圍的腦細(xì)胞形態(tài)差別十分顯著。接下來(lái)Alois發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)讓他疑惑的現(xiàn)象，在死亡的神經(jīng)元中存在著另一種深色的，外形類似線性并形成各種纏結(jié)的物質(zhì)。Alois清楚，雖然Auguste的癥狀看似是某種類型的癡呆癥，但從疾病的病理特征來(lái)看他非常確信他發(fā)現(xiàn)了一種全新的疾病。于是Alois開(kāi)始準(zhǔn)備資料，為幾個(gè)月之后舉行的德國(guó)西南部精神病醫(yī)師會(huì)議做報(bào)告。
報(bào)告結(jié)束時(shí)的沉寂讓他感到些許失落。也許他并不應(yīng)該感到意外，當(dāng)時(shí)正處于神經(jīng)科學(xué)發(fā)展的初期，弗洛伊德理論在精神病學(xué)領(lǐng)域仍然備受推崇，人們對(duì)于Alois報(bào)告的漠視似乎是必然的。身處科研領(lǐng)域，我們總是會(huì)幻想自己是一個(gè)客觀，冷靜，對(duì)事實(shí)不存在偏見(jiàn)的群體，但無(wú)數(shù)的事實(shí)告訴我們，科學(xué)家在面對(duì)新理論、新證據(jù)的時(shí)候一樣是非理性的。
此后數(shù)年，Alois并沒(méi)有停止他的科研工作，且又發(fā)現(xiàn)了另外4個(gè)與Auguste病情相似的病例。1910年，Kraepelin在新書Handbook of Psychiatry中首次使用了Alzheimer’s disease（阿爾茨海默?。┻@一名詞。然而接下來(lái)幾十年的一些發(fā)現(xiàn)卻讓人們感到費(fèi)解：研究人員在一些沒(méi)有患病的人腦內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了類似阿爾茨海默病的特征。大腦解剖發(fā)現(xiàn)在超過(guò)60歲的人群中，有四分之一的人腦內(nèi)存在斑塊以及纏結(jié) (Plagues and tangles)。是不是Auguste的大腦只是加速衰老了呢？這與精神病癥狀又有什么關(guān)系呢？于是一些人開(kāi)始把腦內(nèi)斑塊以及纏結(jié)從該病的定義中剝離出去，另一些人認(rèn)為癡呆癥與阿爾茨海默病并無(wú)區(qū)別，只是發(fā)病早而已。崇尚弗洛伊德理論的人此時(shí)也趁虛而入。此后的幾十年該領(lǐng)域陷入了無(wú)止盡的爭(zhēng)論之中。
1966年，英國(guó)Newcastle 大學(xué)的Martin Roth通過(guò)巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)解決了這一爭(zhēng)端。他認(rèn)為腦內(nèi)斑塊以及纏結(jié)與癡呆癥的相關(guān)性研究失敗是當(dāng)時(shí)癡呆癥的定義太過(guò)模糊導(dǎo)致的。于是他和同事設(shè)計(jì)了癡呆癥評(píng)分（dementia scores）來(lái)評(píng)價(jià)患者的認(rèn)知水平。而結(jié)論非常具有說(shuō)服力：癡呆癥評(píng)分與斑塊數(shù)量之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。
隨著研究的深入人們對(duì)該疾病有了更清醒的認(rèn)識(shí)，也開(kāi)始思考如何解決阿爾茨海默病帶來(lái)的各種問(wèn)題。比如，我們究竟該如何治療阿爾茨海默病呢？
第一個(gè)藥物
上世紀(jì)初至上世紀(jì)60年代，東莨菪堿一直被用作產(chǎn)婦分娩的鎮(zhèn)痛劑，東莨菪堿能夠使人陷入一種半麻醉狀態(tài)，在保持清醒的同時(shí)卻無(wú)法感知疼痛。在用藥過(guò)程中醫(yī)生們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：用藥后產(chǎn)婦會(huì)完全忘記自己的分娩過(guò)程。沒(méi)有人知道這一現(xiàn)象的原因是什么，但科學(xué)家卻很清楚東莨菪堿能夠干擾神經(jīng)系統(tǒng)中乙酰膽堿信號(hào)通路。
上世紀(jì)七十年代Per Anderson 和 Terje Lomo提出了記憶形成的Long term potentiation理論，結(jié)合乙酰膽堿在神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用，科學(xué)家們開(kāi)始好奇乙酰膽堿的缺失究竟是不是導(dǎo)致阿爾茨海默病病人記憶力衰退的關(guān)鍵呢？要驗(yàn)證這一假設(shè)，還有一系列的問(wèn)題尚待解決。首先患者腦內(nèi)是否存在乙酰膽堿確實(shí)的現(xiàn)象？在對(duì)患者死亡后腦內(nèi)的一系列研究之后，答案毫無(wú)疑問(wèn)是確定的。另一個(gè)問(wèn)題是，阻礙健康人腦內(nèi)的乙酰膽堿信號(hào)通路是否真的會(huì)影響記憶呢？為了回答這一問(wèn)題，在1974年美國(guó)西南大學(xué)招募了一批健康志愿者讓他們服用東莨菪堿，結(jié)果顯示相比安慰劑組，用藥組的志愿者短期記憶力的確明顯衰退。再一次，答案確證無(wú)疑。
接下來(lái)是最關(guān)鍵的問(wèn)題，如果提高患者腦內(nèi)的乙酰膽堿水平是否會(huì)提高其記憶力呢？最簡(jiǎn)單的方式是通過(guò)飲食來(lái)驗(yàn)證其有效性。神經(jīng)細(xì)胞需要膽堿來(lái)合成乙酰膽堿，而膽堿的實(shí)物來(lái)源非常豐富，包括蛋類，牛肉，魚等等。從1978年到1982年歐洲和美國(guó)進(jìn)行了一系列的臨床研究驗(yàn)證膳食中膽堿對(duì)于阿爾茨海默病的治療作用。但該類試驗(yàn)卻都失敗了，幾乎所有試驗(yàn)都不能提高患者的記憶或其他認(rèn)知水平。比較合理的解釋是神經(jīng)元可能已經(jīng)停止合成乙酰膽堿了，補(bǔ)充膽堿并不能提高腦內(nèi)乙酰膽堿的濃度。那么維持腦內(nèi)現(xiàn)有的乙酰膽堿水平是否可行呢？
美國(guó)的神經(jīng)科學(xué)家William Summers在1981年提議使用藥物抑制乙酰膽堿酯酶的活性，從而維持乙酰膽堿的水平。Summers對(duì)tacrine這一藥物情有獨(dú)鐘。Tacrine是二戰(zhàn)之前開(kāi)發(fā)抗感染藥物的過(guò)程中合成的，在青霉素的發(fā)現(xiàn)與使用之后tacrine就被束之高閣了。但在進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)tacrine能夠解除實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的麻醉。之后一位澳大利亞的精神病學(xué)家Sam Gershon發(fā)現(xiàn)該作用是由于其抑制乙酰膽堿酯酶的藥理作用導(dǎo)致的。Tarcine的作用機(jī)制與神經(jīng)性毒氣Sarin相似，但危險(xiǎn)性更低。于是Summers開(kāi)始了臨床研究，他于1986在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志發(fā)表了初步的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，該文章立即引起巨大轟動(dòng)：tacrine確實(shí)能夠提高患者的記憶力和認(rèn)知功能，雖然不能治愈，但對(duì)于數(shù)百萬(wàn)的病人和絕望的家屬，這無(wú)疑是勝利的曙光。FDA于1993年9月10日批準(zhǔn)tacrine上市成為治療阿爾茲海默病的第一個(gè)藥物。但該藥物由于副作用過(guò)大已于2012年5月撤出美國(guó)市場(chǎng)。
截止目前，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的治療阿爾茨海默病的藥物有五個(gè)（其中美金剛是NMDA抑制劑）。
FDA批準(zhǔn)的阿爾茲海默病 (AD) 藥物
NMDA受體抑制劑與膽堿酯酶抑制劑類似，雖然能夠在一定程度上改善患者的記憶及認(rèn)知功能，但卻不能延緩疾病進(jìn)程。那么如何減緩疾病的發(fā)展，甚至治愈該疾病呢？為了解決這一難題我們不得不回到對(duì)于疾病本身的基礎(chǔ)研究。
三種理論
上個(gè)世紀(jì)末，我們對(duì)于阿爾茨海默病的疾病特征已經(jīng)有了比較清楚的認(rèn)識(shí)，比如斑塊以及纏結(jié)、神經(jīng)元死亡以及記憶力衰退等等。但到底疾病從何而來(lái)，是如何開(kāi)始的呢。阿爾茨海默病的發(fā)展是過(guò)程緩慢，針對(duì)如何發(fā)病現(xiàn)在主要存在三種假說(shuō)：淀粉蛋白級(jí)聯(lián)假說(shuō)、APOE4假說(shuō)和Tau蛋白假說(shuō)。
1992年英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的John Hardy針對(duì)疾病的起源提出了一個(gè)大膽的假設(shè)：淀粉蛋白級(jí)聯(lián)假說(shuō)（Amyloid cascade hypothesis）。Hardy認(rèn)為該疾病起始于腦內(nèi)beta淀粉蛋白的形成，而tangles、神經(jīng)元細(xì)胞死亡、記憶力衰退以及癡呆癥都是淀粉蛋白對(duì)腦內(nèi)破壞引起的二級(jí)事件。由神經(jīng)元產(chǎn)生的淀粉蛋白片段在細(xì)胞外不斷累積導(dǎo)致斑塊的形成。隨著時(shí)間的推移斑塊體積增大并逐漸開(kāi)始影響正常神經(jīng)元細(xì)胞間的通訊，從而影響神經(jīng)元的正常功能，引發(fā)神經(jīng)元內(nèi)纏結(jié)的形成，最終導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡。該理論有眾多證據(jù)支持，比如在1995年科學(xué)家證實(shí)攜帶人APP突變基因的小鼠腦內(nèi)會(huì)產(chǎn)生淀粉蛋白斑塊以及認(rèn)知功能也會(huì)下降。雖然淀粉蛋白級(jí)聯(lián)假說(shuō)不僅對(duì)疾病的進(jìn)程提出了相對(duì)合理的假設(shè)，更重要的是它為新藥研發(fā)提供了切實(shí)可行的靶點(diǎn)。
但并不是所有人都認(rèn)同淀粉蛋白假說(shuō)，杜克大學(xué)的Allen Roses就是其中之一。1992年，他與同事發(fā)現(xiàn)APOE4攜帶者的早發(fā)型和遲發(fā)型阿爾茨海默病風(fēng)險(xiǎn)均明顯升高，攜帶一個(gè)基因拷貝會(huì)使風(fēng)險(xiǎn)提高4倍，而攜帶兩個(gè)基因拷貝將會(huì)使風(fēng)險(xiǎn)提高12倍。APOE4會(huì)影響腦內(nèi)血糖的正常攝取，使腦內(nèi)處于能量缺乏的狀態(tài)。相比APOE2和APOE3攜帶者，APOE4攜帶者血糖代謝速率更低。大腦由于處于長(zhǎng)期的能量缺乏狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元功能受損，進(jìn)而導(dǎo)致斑塊和纏結(jié)的形成，最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡。由于神經(jīng)元很難再生，所以該過(guò)程并不可逆，神經(jīng)元只能逐個(gè)死亡。APOE4理論相比淀粉蛋白理論對(duì)疾病的起源有更加清楚的解釋，但很遺憾的是我們很難針對(duì)APOE4假說(shuō)研發(fā)新藥。
以上兩種理論都存在很多缺陷，所以也為Tau蛋白理論的提出提供了可能。Tau蛋白 （微管相關(guān)蛋白，Tubulin associated unit）的主要功能之一是維持軸突微管的穩(wěn)定性。Tau蛋白的過(guò)度磷酸化會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元內(nèi)纏結(jié)的形成，致使微管脫落并影響神經(jīng)遞質(zhì)以及其他物質(zhì)在神經(jīng)元內(nèi)的運(yùn)輸，并逐漸導(dǎo)致突觸退化，軸突消失，最后只剩下神經(jīng)元?dú)埓娴募?xì)胞體。Tau蛋白理論的獨(dú)特之處在于它并沒(méi)有闡述發(fā)病的誘因。無(wú)論引發(fā)疾病的是淀粉蛋白還是APOE4，亦或是其他因素 (可能非常多)，最重要的是他們都會(huì)引起神經(jīng)元走向共同的命運(yùn)：Tau蛋白的異常磷酸化以及突觸退化和神經(jīng)元的死亡。雖然Tau蛋白假說(shuō)也能為新藥開(kāi)發(fā)提供靶點(diǎn)，但Tau蛋白假說(shuō)最大的缺陷之一在于并沒(méi)有基因證據(jù)支持。
Alzheimer’s； by Josée St-Amant
清除淀粉蛋白
上世紀(jì)末，淀粉蛋白理論已經(jīng)有了擁有眾多支持者，而位于洛杉磯的生物技術(shù)公司Athena Neurosciences 率先開(kāi)始了靶向淀粉蛋白的征程。他們的策略很簡(jiǎn)單但卻非常的大膽：開(kāi)發(fā)清除淀粉蛋白的疫苗。該疫苗的名稱為AN-1792，通過(guò)合成beta淀粉蛋白來(lái)誘導(dǎo)人體產(chǎn)生免疫反應(yīng)，產(chǎn)生淀粉蛋白特異性抗體，而如果一部分抗體進(jìn)入大腦的話，會(huì)幫助清除腦內(nèi)的淀粉蛋白及其形成的斑塊。Athena 于1996年被élan公司收購(gòu)。1997到2000年，他們?cè)诙喾N動(dòng)物模型中驗(yàn)證了該疫苗的有效性，隨即élan與Wyeth公司開(kāi)始了AN-1792的臨床試驗(yàn)，使其成為第一個(gè)進(jìn)入臨床的靶向淀粉蛋白的療法。但結(jié)果卻是災(zāi)難性的：II期臨床試驗(yàn)中有16位病人出現(xiàn)嚴(yán)重的腦炎，該試驗(yàn)被立即中止。
但即使該臨床試驗(yàn)被中止，病人的隨訪并沒(méi)有結(jié)束。臨床數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)雖然產(chǎn)生免疫應(yīng)答的比例很低，但體內(nèi)能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體的病人在語(yǔ)言，注意力，記憶力以及自我護(hù)理等方面優(yōu)于未產(chǎn)生抗體的病人。所以他們改變了策略，重新設(shè)計(jì)了新的‘疫苗’：Bapineuzumab。與AN-1792不同，Bapineuzumab為單克隆抗體，不需要首先誘導(dǎo)人體產(chǎn)生免疫應(yīng)答便可直接與淀粉蛋白結(jié)合，從而降低了腦炎的風(fēng)險(xiǎn)。但該療法并未取得成功。在所有三期臨床試驗(yàn)中，相比安慰劑，Bapineuzumab均不能改善記憶力或是其他認(rèn)知功能。
同時(shí)期的禮來(lái)公司也有一款靶向淀粉蛋白的藥物Solanezumab進(jìn)入臨床試驗(yàn)，該藥物能夠清除游離的beta淀粉蛋白。早期的臨床試驗(yàn)顯示Solanezumab的安全性良好。之后的兩項(xiàng)三期臨床EXPEDITION 1/2總共招募了超過(guò)兩千名病人，然而結(jié)果卻顯示Solanezumab并不能改善輕度及中度患者的記憶力及其他認(rèn)知功能的降低，也不能改善患者日常飲食及自我護(hù)理的能力。但進(jìn)一步分析顯示在患病程度最輕的患者中藥物能一定程度上改善患者的認(rèn)知功能。
即使當(dāng)時(shí)Bapineuzumab與Solanezumab的所有臨床試驗(yàn)失敗了，科研人員也沒(méi)有就此放棄淀粉蛋白假說(shuō)。AN-1792和Bapineuzumab的主要開(kāi)發(fā)者Dale Schenk認(rèn)為臨床試驗(yàn)的失敗可能是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的缺陷導(dǎo)致的。比如病人如何確診是首要問(wèn)題：尸檢是當(dāng)時(shí)唯一能夠確定病人患有該病的方法。其次，早期與中期的病人并沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)分，這也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。另外Bapineuzumab因?yàn)楦弊饔幂^大，導(dǎo)致臨床試驗(yàn)中使用的劑量過(guò)低也可能是導(dǎo)致其失敗的因素之一。而對(duì)于Solanezumab科學(xué)家們似乎更加自信：輕度阿爾茲海默病患者的獲益讓他們?cè)谶M(jìn)一步實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中入組病人的選擇有了更合理的依據(jù)。
經(jīng)過(guò)多年的研究，對(duì)于阿爾茨海默病生物標(biāo)志物的研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。比如匹茲堡大學(xué)報(bào)道了能夠結(jié)合淀粉蛋白的放射性染料PiB (Pittsburgh compound B)，為病人的診斷提供了可靠依據(jù)。而禮來(lái)也著手開(kāi)始驗(yàn)證Solanezumab在輕度阿爾茨海默病患者中的療效。EXPEDITION 3招募了超過(guò)兩千名患者，并于2016年10月完成了該項(xiàng)臨床研究。雖然業(yè)界對(duì)于EXPEDITION 3有著非常高的期望，但該實(shí)驗(yàn)依然失敗了：相比安慰劑，Solanezumab在輕度患者中未能改善其認(rèn)知功能的下降。
開(kāi)發(fā)靶向淀粉蛋白的單抗并不是驗(yàn)證淀粉蛋白假說(shuō)的唯一方向。早在1999年五個(gè)課題組就獨(dú)立鑒定出了一種APP剪切酶BACE。BACE的基因突變能夠?qū)е缕浠钚陨?，使其以更快的速度剪切生成beta淀粉蛋白。所以科學(xué)家開(kāi)始試圖通過(guò)阻斷BACE的表達(dá)來(lái)減少beta淀粉蛋白的生成。2003年到2011年大量是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究顯示該策略會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。敲除BACE基因后小鼠會(huì)產(chǎn)生失明、脊柱發(fā)育不良以及記憶衰退等問(wèn)題。但如果抑制酶活性會(huì)產(chǎn)生什么效果呢？
禮來(lái)是最早開(kāi)發(fā)BACE抑制劑的幾家公司之一。雖然潛在的導(dǎo)致失明的副作用一直是科學(xué)家最擔(dān)心的問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)不懈努力科學(xué)家終于開(kāi)發(fā)出在動(dòng)物模型中沒(méi)有明顯副作用，并且能夠減少beta淀粉蛋白形成的化合物：LY2886721。禮來(lái)將該化合物迅速推進(jìn)臨床研究。大概你也能猜到結(jié)局，該試驗(yàn)并不順利。由于多位病人產(chǎn)生肝損傷禮來(lái)立即中止了該研究。而默克公司卻絲毫不耽擱，迅速將Verubecestat (MK-8931)推進(jìn)臨床研究。早期臨床研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯副作用，默克公司開(kāi)始大量招募病人驗(yàn)證藥物的有效性，而Verubecestat也成為了首個(gè)進(jìn)入三期臨床的BACE抑制劑。
然而今年2月，默沙東公司突然宣布其III期臨床APOCH實(shí)驗(yàn)由于缺乏有效性而提前終止。
其實(shí)驗(yàn)證淀粉蛋白假說(shuō)的臨床試驗(yàn)遠(yuǎn)不止這些，例如能夠結(jié)合游離beta淀粉蛋白的高牛磺酸，可能會(huì)降低淀粉蛋白水平的COX抑制劑Tarenflurbil，以及禮來(lái)和Elan開(kāi)發(fā)的gamma分泌酶抑制劑Semagacestat等等。這些藥物均沒(méi)能順利通過(guò)臨床試驗(yàn)。 至此我們應(yīng)該是不是有理由說(shuō)淀粉蛋白理論該壽終正寢了呢？
阿爾茲海默癥患者5年內(nèi)的5張自畫像，最后忘記了自己的容貌
by William Utermohlen
靶向Tau蛋白
淀粉蛋白假說(shuō)不僅有眾多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，從新藥研發(fā)的角度講淀粉蛋白假說(shuō)能夠提供切實(shí)可行的新藥靶點(diǎn)，因?yàn)闊o(wú)論是開(kāi)發(fā)靶向淀粉蛋白或者斑塊的單抗還是設(shè)計(jì)BACE抑制劑都不是無(wú)法勝任的任務(wù)。而對(duì)于APOE4假說(shuō)來(lái)說(shuō)，即使其理論基礎(chǔ)再完美，我們現(xiàn)階段也很難找到針對(duì)該假說(shuō)的靶標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)藥物。
由于淀粉蛋白假說(shuō)的鋒芒太盛，Tau蛋白假說(shuō)并沒(méi)有得到像淀粉蛋白假說(shuō)一樣的關(guān)注度，但當(dāng)?shù)矸鄣鞍准僬f(shuō)遭遇重重阻礙之時(shí)，一部分淀粉蛋白假說(shuō)的支持者開(kāi)始轉(zhuǎn)向Tau假說(shuō)。以Tau蛋白假說(shuō)為支撐的療法主要有一下幾個(gè)方向：靶向tau蛋白相關(guān)的激酶/磷酸酶，或主動(dòng)與被動(dòng)免疫，通過(guò)抗Tau蛋白聚集抑制劑等策略來(lái)減少、穩(wěn)定Tau蛋白或者抑制Tau蛋白聚集。
1988年劍橋大學(xué)的Claude Wischik與同事發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病患者腦內(nèi)神經(jīng)元中存在異常的Tau蛋白，而該類Tau蛋白的聚集形成的Tau蛋白纏結(jié)與癡呆癥的發(fā)展密切相關(guān)。1997年Wischik前往阿伯丁大學(xué)任職并繼續(xù)研究從事Tau蛋白研究。2002年他成立了專注于Tau蛋白聚集抑制研究的TauRx Therapeutics公司，并與2004年將首個(gè)藥物亞甲藍(lán)推進(jìn)臨床試驗(yàn)。
也許亞甲藍(lán)天生自帶光環(huán)，它是人類歷史上首個(gè)合成藥物。1891年的時(shí)候Paul Guttmann使用該藥物治療瘧疾，隨后被用于配制吉姆薩染液用于染色體的染色。二十世紀(jì)初，亞甲藍(lán)被用于包括抑郁癥在內(nèi)的其他一系列疾病的治療，并引領(lǐng)了氯丙嗪和三環(huán)類抗抑郁藥的研發(fā)，同時(shí)對(duì)化工以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。現(xiàn)在亞甲藍(lán)主要用于高鐵血紅蛋白癥以及一些炎癥的治療。聽(tīng)起來(lái)像是一個(gè)萬(wàn)能神藥，但亞甲藍(lán)究竟能不能治療阿爾茨海默病呢？
2008年TauRx在一次會(huì)議中公布了II期臨床試驗(yàn)結(jié)果，但該結(jié)果卻引起了很大爭(zhēng)議：數(shù)據(jù)顯示該藥物的兩個(gè)低劑量方案對(duì)于中度患者有效 (非早期患者)，而且臨床設(shè)計(jì)方案也遭受嚴(yán)重質(zhì)疑，會(huì)后該公司也未發(fā)表臨床試驗(yàn)的完整數(shù)據(jù)。之后該公司又招募了111名病人，隨后于2014年發(fā)表了臨床試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，解釋稱其量效關(guān)系的問(wèn)題是由亞甲藍(lán)在胃內(nèi)酸化導(dǎo)致的。此時(shí)該公司也已經(jīng)將第二代藥物L(fēng)MTM (將亞甲藍(lán)變?yōu)榉€(wěn)定的還原形式以改善藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì))。TauRX并沒(méi)有公開(kāi)I期臨床的信息，II期臨床由于公司內(nèi)部原因而終止。但該公司依然進(jìn)行了三個(gè)III期臨床試驗(yàn)，而去年該公司公布其中兩個(gè)臨床試驗(yàn)失敗。
沒(méi)錯(cuò)，現(xiàn)實(shí)就是這么殘酷，阿爾茲海默癥領(lǐng)域一直是臨床試驗(yàn)失敗的重災(zāi)區(qū)。Tau蛋白聚集抑制沒(méi)能取得好的進(jìn)展，我們還是看一下其他靶向Tau蛋白的治療策略吧。
Tau蛋白磷酸化磷酸化與去磷酸化過(guò)程失衡導(dǎo)致的磷酸化狀態(tài)異常在神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成過(guò)程中可能具有非常重要的作用，導(dǎo)致Tau蛋白與微管脫離，進(jìn)而相互聚集。而磷酸化狀態(tài)的異常則可能是由于激酶活性升高或者是磷酸酶活性降低導(dǎo)致的。GSK-3對(duì)于生理和病理狀態(tài)下的Tau蛋白磷酸化過(guò)程具有關(guān)鍵作用。但GSK3抑制劑的開(kāi)發(fā)卻異常困難，難以獲得選擇性高的化合物，由于GSK3底物太多也難以控制毒副作用。盡管如此，還是有一些抑制劑進(jìn)入了臨床研究。Noscira公司的tideglusib其臨床IIa期實(shí)驗(yàn)顯示安全性良好，但接下來(lái)的IIb期試驗(yàn)卻未達(dá)到臨床試驗(yàn)終點(diǎn)。而磷酸酶(如PP2A)激動(dòng)劑的開(kāi)發(fā)雖然理論上具有彌補(bǔ)激酶抑制劑研發(fā)失敗的可能性，但目前并沒(méi)有藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)。
由于微管與Tau蛋白相互脫離會(huì)導(dǎo)致微管功能異常，致使細(xì)胞體與軸突的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程受阻并最終導(dǎo)致突觸功能受損，所以微管穩(wěn)定劑的開(kāi)發(fā)也成了潛在的治療該疾病的藥物。微管穩(wěn)定劑是腫瘤化療中的常用藥。與GSK3抑制劑類似，該類藥物的毒副作用也比較難控制。2012年百時(shí)美施貴寶 (BMS) 公司開(kāi)始臨床I期試驗(yàn)，評(píng)價(jià)微管穩(wěn)定劑epothilone D的安全性，但在該臨床試驗(yàn)結(jié)束后BMS便終止了該適應(yīng)癥的開(kāi)發(fā)。
我們能不能像開(kāi)發(fā)靶向淀粉蛋白療法一樣，利用免疫系統(tǒng)來(lái)清除病原性Tau蛋白呢？答案是肯定的。而且跟淀粉蛋白療法一樣，Tau蛋白的免疫療法也分為主動(dòng)免疫和被動(dòng)免疫兩種。主動(dòng)免疫是用抗原激活人體的免疫細(xì)胞產(chǎn)生對(duì)抗某一類型的病原性Tau蛋白的抗體，而被動(dòng)免疫則是直接使用單克隆抗體。主動(dòng)免疫療法進(jìn)入臨床的有兩款疫苗：Axon Neuroscience SE的AADvac-1，以及Janssen的ACI-35。ACI-35正在進(jìn)行Ib期臨床試驗(yàn)，而AADvac-1則將于2019年完成有效性驗(yàn)證的臨床試驗(yàn)。被動(dòng)免疫療法中艾伯維的單抗ABBV-8E12正在進(jìn)行II期臨床試驗(yàn)。默克公司在Verubecestat失敗之后于日本帝人株式會(huì)社 (Teijin) 購(gòu)買了一款Tau單抗的權(quán)益。百健從BMS公司購(gòu)買的BMS-986168也正處于II期臨床。
雖然最近基于Tau蛋白假說(shuō)的療法越來(lái)越多，但個(gè)人認(rèn)為基于Tau蛋白假說(shuō)的療法并不能認(rèn)為是阿爾茨海默病治療領(lǐng)域的進(jìn)步，更可能是一種別無(wú)選擇的無(wú)奈之舉。Tau蛋白假說(shuō)相比淀粉蛋白假說(shuō)并沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)，相反，即使是現(xiàn)在淀粉蛋白假說(shuō)也依然有無(wú)數(shù)的支持者。盡管我個(gè)人并不看好該方向的研究，但臨床試驗(yàn)?zāi)懿荒艹晒?，我相信沒(méi)有人能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
小膠質(zhì)細(xì)胞
除了神經(jīng)元腦內(nèi)還存在另外一類細(xì)胞：神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。腦內(nèi)的膠質(zhì)細(xì)胞主要有三種類型：為神經(jīng)元間的相互交流提供支持的星形膠質(zhì)細(xì)胞，包繞軸突形成絕緣的髓鞘結(jié)構(gòu)的少突膠質(zhì)細(xì)胞以及小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。小膠質(zhì)細(xì)胞為特化的巨噬細(xì)胞，是腦內(nèi)的免疫細(xì)胞，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中進(jìn)行吞噬作用，清除病原體或受損的神經(jīng)元。
上世紀(jì)80年代科研人員通過(guò)尸檢發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病患者腦內(nèi)的淀粉蛋白斑塊通常會(huì)被小膠質(zhì)細(xì)胞團(tuán)團(tuán)圍住。當(dāng)時(shí)人們并不清楚這一現(xiàn)象意味著什么，到了2001年隨著神經(jīng)影像學(xué)的發(fā)展，我們終于可以看到了活體大腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化狀態(tài)：如果說(shuō)健康人腦內(nèi)的小膠質(zhì)細(xì)胞活化狀態(tài)只是繁星點(diǎn)點(diǎn)的話，阿爾茨海默病患者的腦內(nèi)就是暗夜中的被點(diǎn)亮的圣誕樹(shù)。
小膠質(zhì)細(xì)胞水彩畫
其實(shí)這可能是免疫細(xì)胞清除淀粉蛋白的正常過(guò)程：也許我們可以借助小膠質(zhì)細(xì)胞的力量來(lái)清除淀粉蛋白。但接下來(lái)的發(fā)現(xiàn)又讓我們的希望破滅了。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如果小膠質(zhì)細(xì)胞的活化狀態(tài)如果得不到控制的話小膠質(zhì)細(xì)胞不僅不會(huì)對(duì)神經(jīng)元產(chǎn)生保護(hù)作用，反而會(huì)直接殺滅神經(jīng)元。也許逐漸累積的異常淀粉蛋白和Tau蛋白能夠引發(fā)免疫系統(tǒng)的活化，調(diào)動(dòng)免疫細(xì)胞引起腦內(nèi)出現(xiàn)炎癥狀態(tài)，而過(guò)度活化的小膠質(zhì)細(xì)胞卻會(huì)變得極其危險(xiǎn)，開(kāi)始?xì)缟窠?jīng)元，導(dǎo)致神經(jīng)元不可逆的大批死亡。
然而降低免疫反應(yīng)會(huì)不會(huì)對(duì)患者有利呢？上個(gè)世紀(jì)大約有20項(xiàng)流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期服用吲哚美辛、布洛芬等COX1抑制劑 (非甾體抗炎藥)能夠降低患阿爾茨海默病的風(fēng)險(xiǎn)。從作用機(jī)制上來(lái)講如果非甾體抗炎藥真的能夠降低患病風(fēng)險(xiǎn)，更可能的作用機(jī)制是降低腦內(nèi)的炎癥狀態(tài)，而不是抑制斑塊或者神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成。之后便進(jìn)行了多項(xiàng)研究非甾體抗炎藥治療作用的臨床試驗(yàn)。但截至目前并沒(méi)有證據(jù)支持使用非甾體抗炎藥治療阿爾茨海默病的可行性。
無(wú)論是降低腦內(nèi)炎癥水平還是直接靶向小膠質(zhì)細(xì)胞都不是容易的事情。小膠質(zhì)細(xì)胞的生理狀態(tài)和參與的生理過(guò)程遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜，即使能夠成功誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，安全性卻難保證。驗(yàn)證淀粉蛋白假說(shuō)的第一個(gè)臨床試驗(yàn)試圖誘導(dǎo)腦內(nèi)免疫系統(tǒng)生成抗體但卻引發(fā)了嚴(yán)重的腦炎。即使調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞功能真的能夠阻止疾病進(jìn)程，尋找安全有效的小膠質(zhì)細(xì)胞也絕非易事。
困境
全世界每年有超過(guò)一千萬(wàn)人罹患癌癥，阿爾茨海默病的發(fā)病率雖然不及癌癥但全世界范圍內(nèi)也有超過(guò)四千萬(wàn)的病人。一種疾病讓患者死于細(xì)胞的惡性增殖，而另一種疾病卻使患者腦內(nèi)神經(jīng)元大批的死亡。1971年時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)理查德·尼克松簽署了《國(guó)家癌癥法》創(chuàng)立國(guó)家癌癥研究計(jì)劃。此后的四十多年癌癥治療領(lǐng)域經(jīng)歷了很大變化，無(wú)論是手術(shù)，放化療，靶向療法還是免疫療法，癌癥患者治療方案的選擇越來(lái)越多。多種癌癥治愈率提升死亡率下降的同時(shí)是我們對(duì)于疾病無(wú)論是分子層面還是整體層面更加深入的認(rèn)識(shí)。而過(guò)去幾十年內(nèi)我們卻沒(méi)有找到任何一款能夠減緩阿爾茨海默病疾病進(jìn)程的藥物。究竟是什么導(dǎo)致了我們的失?。?
幾周前Axovant公司公布該公司的5-HT6 受體拮抗劑Intepirdine的III期臨床試驗(yàn)失敗。但這個(gè)結(jié)果并不會(huì)讓人感到意外。Axovant從GSK手中獲得的Intepirdine不像是臨床試驗(yàn)的藥物，更像是便于融資的工具。也許Vivek Ramaswamy真的相信臨床試驗(yàn)有可能成功，但在其他類似藥物都已經(jīng)失敗，而且該藥物之前的研發(fā)已經(jīng)失敗的前提下，再做一次臨床成功的概率會(huì)有多大呢？如果把這些錢投入到阿爾茲海默癥新藥研發(fā)的其他項(xiàng)目上，或許能有更得到價(jià)值的產(chǎn)出吧。
無(wú)論是Solanezumab，還是Intepirdine，又或是其他藥物，在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)失敗之后總能夠找到一些對(duì)失敗看似合理的解釋，并提出改進(jìn)策略，比如聯(lián)用Aricept，比如變換劑量，招募輕度患者，招募極早期患者 (Prodromal Alzheimer’s)。在資源無(wú)限多的情況下我相信絕大多數(shù)人都會(huì)選擇進(jìn)行后續(xù)研究。但在時(shí)間資金有限，而且前期已有巨大投入，而另一方面市場(chǎng)巨大產(chǎn)品上市之后可能帶來(lái)極高利潤(rùn)的情況下，臨床試驗(yàn)失敗之后是終止項(xiàng)目還是改進(jìn)策略繼續(xù)進(jìn)行下一項(xiàng)臨床試驗(yàn)，應(yīng)該是很考驗(yàn)企業(yè)管理層的決策能力的。
但這些臨床試驗(yàn)決策的不確定性正是由于對(duì)疾病認(rèn)識(shí)的不足導(dǎo)致的。這不僅是因?yàn)槲覀內(nèi)狈侠淼膭?dòng)物模型，缺少研究手段，更是由于我們大腦的復(fù)雜性決定的。在Alois第一次報(bào)告Auguste病例，在Kraepelin第一次使用阿爾茨海默病這一名詞100多年之后，我們對(duì)于疾病的認(rèn)識(shí)仍然很粗淺。在這100多年里，我們提出了淀粉蛋白級(jí)聯(lián)假說(shuō)，提出了APOE4假說(shuō)，提出了Tau蛋白假說(shuō)，經(jīng)過(guò)的體外實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，無(wú)數(shù)的臨床試驗(yàn)，但到目前為止我們依然無(wú)法解釋疾病的發(fā)生機(jī)制。淀粉蛋白到底是不是導(dǎo)致疾病的元兇？或許未來(lái)很多年內(nèi)這仍然會(huì)是最困擾我們的問(wèn)題之一。
淀粉蛋白假說(shuō)被證偽了嗎？基于Tau蛋白假說(shuō)的藥物能不能成功？我們能不能找到靶向APOE4和小膠質(zhì)細(xì)胞的療法？我不知道答案。
在遙遠(yuǎn)的哥倫比亞，47歲的Miguel幾年前被診斷為阿爾茨海默病。他的父親多年前就死于該疾病，同家族的兄弟姐妹中有兩人也被被診斷出患有該疾病。他的兩位姐妹參與了Crenezumab的預(yù)防性臨床試驗(yàn)。Miguel的弟弟問(wèn)負(fù)責(zé)臨床試驗(yàn)的醫(yī)生Lopera：我們是不是很快就有治療Miguel的藥物了？或許是吧。
