人類世界正面臨著避無可避的老齡化浪潮。
從20世紀(jì)初至今,醫(yī)學(xué)和公共衛(wèi)生的發(fā)展大大拉長了人類壽命。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的預(yù)測,2030年,世界1/6的人口將為60歲以上的老年人,而這個數(shù)字到2050年還會翻倍。
與老齡化同時到來的,就是各種與年齡相關(guān)的非傳染性疾病的高企,例如癡呆的主要病因,阿爾茨海默病(AD)。
長期以來,AD陷于病因和治療的雙重困境。但時至今日,我們對AD的了解已經(jīng)大幅度拓展,對病理的探索、有效生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)以及新藥的成功,都給AD帶來了全新的觀察視角。
近期,AD領(lǐng)域大牛學(xué)者David M. Holtzman在《自然·醫(yī)學(xué)》雜志發(fā)表綜述文章,對AD生物標(biāo)志物和臨床治療的新進(jìn)展進(jìn)行了介紹,尤其是臨床試驗中新藥的表現(xiàn),想必能夠為諸位讀者帶來更有現(xiàn)實意義的討論。 ![]()
從細(xì)微之處見病理——生物標(biāo)志物的新進(jìn)展
AD具有頗為復(fù)雜的病理表現(xiàn),如神經(jīng)斑塊沉積、神經(jīng)元纖維纏結(jié)形成、神經(jīng)炎癥、突觸/神經(jīng)元喪失和腦萎縮。為病因探尋雪上加霜的是,異常淀粉樣蛋白沉積發(fā)生在疾病癥狀出現(xiàn)前幾十年,而tau蛋白聚集也在認(rèn)知障礙出現(xiàn)幾年前就已經(jīng)在新皮層默默發(fā)生。
想要追尋這些隱秘的蹤跡,生物標(biāo)志物技術(shù)是必須的。
FDA已經(jīng)批準(zhǔn)了正電子發(fā)射斷層掃描(PET)示蹤劑來識別淀粉樣斑塊沉積和tau纏結(jié),以協(xié)助AD診斷。在臨床前研究中,這兩種病理的不同神經(jīng)毒性和相互作用方式則給我們留下了更多謎題。
丨淀粉樣蛋白級聯(lián)假說,“顯形”!
諸多研究證據(jù)表明,β淀粉樣蛋白(Aβ)是AD進(jìn)展的關(guān)鍵,因而也有學(xué)者針對性地提出了“淀粉樣蛋白級聯(lián)假說”,可簡要理解為Aβ沉積是導(dǎo)致tau蛋白過度磷酸化、神經(jīng)元纖維纏結(jié)和神經(jīng)變性的必要事件。
神經(jīng)影像學(xué)研究的結(jié)果讓我們能夠更清楚地明白Aβ和tau這兩種病理之間的時空關(guān)系。
PET成像結(jié)果表明,全腦Aβ陽性+顳部皮質(zhì)區(qū)tau纖維陽性可用于預(yù)測認(rèn)知正常的老年人是否會發(fā)展為AD;橫斷面研究和縱向神經(jīng)成像數(shù)據(jù)分析表明,淀粉樣蛋白和tau陽性腦區(qū)之間存在遠(yuǎn)程相互作用,這有助于tau病理的擴(kuò)散。
近期的臨床前研究證據(jù)對二者的遠(yuǎn)程相互作用給出了更詳細(xì)的分子機(jī)制解釋,例如淀粉樣斑塊相關(guān)的神經(jīng)學(xué)營養(yǎng)不良會破壞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能,且可作為淀粉樣斑塊相關(guān)的tau聚集和朊病毒樣擴(kuò)散的核心。
越來越多的研究證據(jù)說明,Aβ和tau病理之間的相互作用在AD的發(fā)病機(jī)制中很重要。 ![]() Aβ與tau病理在AD中的機(jī)制和互作 通過結(jié)合轉(zhuǎn)運蛋白示蹤劑,神經(jīng)影像學(xué)方法也可以用于了解小膠質(zhì)細(xì)胞在AD進(jìn)展中的作用。小膠質(zhì)細(xì)胞與tau病理擴(kuò)散密切相關(guān),淀粉樣蛋白、tau和小膠質(zhì)細(xì)胞的陽性結(jié)果可用于預(yù)測AD相關(guān)認(rèn)知障礙。這也提示我們,在AD的發(fā)生和進(jìn)展中,免疫系統(tǒng)以及神經(jīng)炎癥的重要作用。
遺憾的是,神經(jīng)影像學(xué)工具價格實在高昂,對基礎(chǔ)設(shè)施的要求也比較高,這限制了臨床中的廣泛應(yīng)用。在這樣的背景下,基于體液的生物標(biāo)志物就顯得更為可貴了。
丨以血為鑒
腦脊液(CSF)和血漿中生物標(biāo)志物檢測的靈敏度已經(jīng)接近神經(jīng)影像學(xué)。已有諸多經(jīng)過驗證的Aβ、tau、神經(jīng)炎癥蛋白、神經(jīng)功能障礙和變性的生物標(biāo)志物,可用于AD的病理檢測、與其他神經(jīng)退行性疾病區(qū)分、預(yù)測認(rèn)知能力下降。
淀粉樣蛋白
Aβ42更容易沉積,腦脊液Aβ42與Aβ40的比值是腦內(nèi)斑塊的有效指標(biāo),且與PET成像結(jié)果相當(dāng)。FDA已經(jīng)批準(zhǔn)兩款腦脊液Aβ的體外檢測產(chǎn)品。血漿中Aβ42/Aβ40比值與腦脊液及PET結(jié)果高度一致,同時具有更小的侵入性、更具成本效益。
tau蛋白
tau蛋白的多種翻譯后修飾產(chǎn)物是有力的生物標(biāo)志物。ptau181是發(fā)現(xiàn)的第一個磷酸化tau產(chǎn)物,也被認(rèn)為是磷酸化tau蛋白測量的金標(biāo)準(zhǔn)。FDA已經(jīng)批準(zhǔn)了一項針對ptau181的測試以輔助AD診斷。此外,ptau217、ptau231也是備受關(guān)注的tau蛋白過度磷酸化標(biāo)志物。 近期研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞外tau亞型與tau聚集特異性有關(guān)。腦脊液中tau蛋白微管結(jié)合區(qū)(MTBR)與PET tau和認(rèn)知下降成正相關(guān);tau368/總tau與PET tau成負(fù)相關(guān),冷凍電鏡成像結(jié)果顯示,368位氨基酸存在于AD tau蛋白絲的核心,支持了tau368減少是tau蛋白聚集標(biāo)志物的觀點。不過,目前尚未有研究在血漿中發(fā)現(xiàn)MTBR tau或tau368。
總的來說,腦脊液有望作為tau相關(guān)生物標(biāo)志物的來源,但目前血漿成分尚未被證實可以反映大腦中tau蛋白的聚集。
神經(jīng)炎癥
神經(jīng)炎癥最常用的生物標(biāo)志物是膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(GFAP),由星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)。在AD中,GFAP升高與淀粉樣蛋白陽性相關(guān)。有趣的是,血漿中GFAP濃度變化幅度大于腦脊液,它也是目前唯一的血漿檢測優(yōu)于腦脊液的AD相關(guān)生物標(biāo)志物。
小膠質(zhì)細(xì)胞在AD進(jìn)展中有重要作用,它表達(dá)的TREM2等蛋白與Aβ和tau存在一定的關(guān)系,但它們在其他細(xì)胞中的表達(dá)混淆了作為腦特異性標(biāo)志物的作用。目前還沒有經(jīng)過驗證的小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物。
另外,基于細(xì)胞術(shù)的檢測也是一種值得期待的新方向,可以通過細(xì)胞因子、趨化因子和特定的免疫細(xì)胞群確定不同AD進(jìn)展階段的特異性免疫系統(tǒng)失調(diào)。
神經(jīng)功能障礙和神經(jīng)變性
AD患者腦脊液中,神經(jīng)元正五聚蛋白2(NTPX2)減少、神經(jīng)粒蛋白和SNAP-25增加。細(xì)胞骨架蛋白神經(jīng)絲輕鏈(NfL)是各種神經(jīng)退行性狀態(tài)的神經(jīng)標(biāo)志物。在AD臨床前階段中,腦脊液和血漿NfL水平升高,但它與Aβ和tau病理之間的關(guān)系在癡呆晚期更加明顯。
AD治療的新時代
最近幾年,抗Aβ被動免疫治療接連傳來好消息,2/3期臨床研究的積極數(shù)據(jù)不禁令人充滿期待。不過,相對來說較小的治療收益和隱含的安全問題也是實際應(yīng)用時必須考慮的。
針對其他途徑,例如抗tau或抗炎的療法也取得了一定的進(jìn)展。
丨Aβ
過去20年里,Aβ是AD最受關(guān)注的靶點,也是最受打擊的靶點。β分泌酶和γ分泌酶在臨床試驗中未能表現(xiàn)出比安慰劑更好的效果,這可能是由于Aβ單體也具有一定的生理作用,以及分泌酶同時抑制了下游多個不同的Aβ。
目前進(jìn)入3期臨床的抗Aβ單抗可見下表。 ![]()
針對可溶性Aβ單體的solanezumab和crenezumab未能在3期臨床中取得認(rèn)知收益。
首個獲批的aducanumab頗有爭議。在EMERGE和ENGAGE兩項研究中,高劑量組的主要認(rèn)知終點結(jié)果不一。
lecanemab的ClarityAD是首個明確展示了臨床效果的3期臨床研究,18個月治療使MCI和輕度AD患者CDR-SB評估的認(rèn)知能力下降減少了27%,多項認(rèn)知和日常生活活動能力下降減緩了25-40%。
類似的,donanemab的TRAILBLAZER-ALZ 2也表現(xiàn)出了延緩早期認(rèn)知和功能衰退的效果。
在這些試驗中可見一致的觀察,臨床收益普遍出現(xiàn)在治療開始后18個月,且與PET檢測的腦淀粉樣蛋白斑塊負(fù)荷減輕有關(guān)。目前還不清楚18個月是否已經(jīng)實現(xiàn)了最大治療改善,為了保持獲益,是否需要持續(xù)治療?我們還不知道。
抗Aβ單抗的又一問題是安全性。淀粉樣蛋白相關(guān)成像異常(ARIA)是其主要不良事件,攜帶APOE4則增加了ARIA的風(fēng)險。有研究認(rèn)為,ARIA是抗Aβ單抗誘導(dǎo)淀粉樣腦血管?。–AA)相關(guān)炎癥的結(jié)果?;蛟S,同時去除CAA和實質(zhì)淀粉樣斑塊是避免ARIA的有效手段。
丨tau
針對tau的治療策略多種多樣,包括特異性去除病理性tau蛋白亞種,減少tau的產(chǎn)生,通過穩(wěn)定微管或抑制翻譯后修飾來促進(jìn)tau的生理功能。不過遺憾的是,目前還沒有tau靶向治療在臨床前或早期AD中展現(xiàn)出明確的療效。
一種可能的解釋是,這些手段都無法有效阻止神經(jīng)元內(nèi)部有毒形式的tau蛋白的積累。
目前正在開發(fā)的下一代抗tau主動或被動免疫方法,通過靶向翻譯后修飾表位或微管結(jié)合區(qū)表位來特異性針對tau的病理形式,而非最初采取的針對tau N端表位的泛靶向方式。不過這是否能夠深入神經(jīng)元細(xì)胞質(zhì),又或是仍舊只能處理細(xì)胞外空間的病理tau還未可知。
另一種思路是通過反義寡核苷酸(ASO)等降低全局tau表達(dá)。1b期研究已經(jīng)證實了tau ASO在人體中的安全性,有效性的試驗正在進(jìn)行中。有報道稱,tau ASO能夠有效減少PET tau病理,這是否能夠轉(zhuǎn)化為認(rèn)知收益還待后續(xù)揭露。 ![]() Aβ和tau之外的病理機(jī)制 丨神經(jīng)炎癥
神經(jīng)炎癥也是目前較為受到關(guān)注的靶點。例如TREM2,作為控制小膠質(zhì)細(xì)胞狀態(tài)的重要分子,TREM2激活在AD的不同階段表現(xiàn)出減輕或加劇病理的雙面效應(yīng)。TREM2功能喪失突變是遲發(fā)性AD的危險因素,TREM2激活劑也成為AD治療的方向之一。不過,在不同的臨床前模型中,TREM2激活劑表現(xiàn)出的作用并不一致,尤其是在tau病理存在的情況下,TREM2激活劑或會促進(jìn)神經(jīng)元丟失。
小膠質(zhì)細(xì)胞胞葬作用(efferocytosis)可能是一個有效的新靶點,與吞噬作用不同,胞葬途徑具有抗炎和促進(jìn)組織修復(fù)的作用。近期有研究發(fā)現(xiàn)了一種在在吞噬細(xì)胞上嵌合抗原受體來促進(jìn)胞葬的方法,這或許能夠用于AD相關(guān)病理的清除。
APOE也參與小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng),它能夠影響小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的交叉作用,從而協(xié)調(diào)對AD病理的先天免疫。選擇性去除星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元中的APOE可以防止tau介導(dǎo)神經(jīng)退行性病變小鼠的神經(jīng)元丟失,使用APOE ASO治療也能減少腦損傷模型中的神經(jīng)元丟失和腦萎縮。靶向APOE在減少Aβ積累上并未表現(xiàn)出效果,但針對神經(jīng)炎癥反應(yīng)的效果是非常不錯的。
外周免疫也成為了AD的新靶點,例如腦膜淋巴功能障礙、腦膜巨噬細(xì)胞、腦脊液血流動力學(xué)腦實質(zhì)中的適應(yīng)性免疫等等都值得一究。
丨其他病理
在Aβ、tau、神經(jīng)炎癥等主要病理表現(xiàn)之外,還有很多會影響AD進(jìn)展的因素,例如大腦中的多種衰老相關(guān)共病。它們與Aβ和tau之間的關(guān)系尚不清楚,可能獨立地導(dǎo)致認(rèn)知能力下降,并給AD發(fā)展帶來異質(zhì)性。將α-突觸核蛋白和TDP-43等生物標(biāo)志物納入當(dāng)前AD標(biāo)志物縱向分析,或許能夠為我們提供新的視角。
通過單細(xì)胞測序技術(shù)和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)等技術(shù),研究人員已經(jīng)對中樞各類細(xì)胞之間的復(fù)雜相互作用有了廣泛的理解,這些認(rèn)知將為我們帶來新的治療靶點。有趣的是,許多廣泛失調(diào)的分子或細(xì)胞途徑會受到AD遺傳風(fēng)險和生活方式因素的影響,而這也能夠成為干預(yù)的目標(biāo)。
總而言之,我們對AD發(fā)生發(fā)展的認(rèn)知已經(jīng)與前人大大不同,基于液體活檢的生物標(biāo)志物研究和新藥的臨床結(jié)果帶來了AD領(lǐng)域內(nèi)一陣新風(fēng),以此為基點,AD診療將走入全新的時代。 |
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