2019年1月2日/醫(yī)麥客 eMedClub/--阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）是最常見的、具有巨大社會經(jīng)濟負擔的神經(jīng)退行性疾病之一，臨床上表現(xiàn)為記憶和認知功能障礙，語言和行為能力缺失，患者后期表現(xiàn)出嚴重的失憶癥和運動功能減弱，最終導致死亡。

AD由Alois Alzheimer于1906年發(fā)現(xiàn)，盡管分子醫(yī)學領(lǐng)域取得了重大進展，但AD發(fā)病機制的確切分子機制尚不清楚。目前針對該疾病的治療方法主要集中在緩解癥狀而非消除病因。

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近幾十年來，即便出現(xiàn)了早期有希望的臨床前和臨床結(jié)果，但各大藥企（包括頂級制藥公司在內(nèi)）針對AD治療的無數(shù)嘗試都已經(jīng)陷入了毀滅性的挫折，繼而導致數(shù)十億美元的蒸發(fā)。

反觀AD的全球發(fā)病率正以驚人的速度上升，預計到2050年，美國的AD患者將超過1600萬，醫(yī)療費用約為1.1萬億美元。這些令人震驚的統(tǒng)計數(shù)據(jù)已經(jīng)將AD推向威脅公共衛(wèi)生健康的風口浪尖，開發(fā)新的治療策略以延遲發(fā)病、停止進展和改善AD患者的認知能力下降是絕對必要的。

與2012年已知的1種基因相比，目前已知25種基因可顯著增加AD的患病風險。人們越來越相信這些基因的表達能夠通過CRISPR基因編輯等技術(shù)進行調(diào)節(jié)，從而有效治療AD?？梢?，基因治療在AD治療領(lǐng)域有望充當重要角色，但具體的治療方式和作用仍有待探索。

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靶向淀粉樣蛋白-β（Aβ）

遺傳性AD的重要致病機制之一就是淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）基因或早老素（presenilin）基因突變導致β-淀粉樣蛋白（Aβ）在腦內(nèi)沉積。其中，較低水平的Aβ42是主要的罪魁禍首，其對大腦中的Aβ積累至關(guān)重要。

為了破壞這種關(guān)鍵的病理途徑，研究人員已經(jīng)進行了多次嘗試，取得了不同程度的成功。

恢復自噬相關(guān)蛋白Beclin1的表達

自噬在神經(jīng)變性和AD發(fā)病機制中起著至關(guān)重要的作用。研究表明，在疾病早期，AD患者中自噬相關(guān)蛋白Beclin1減少，并調(diào)節(jié)小鼠體內(nèi)Aβ的積累。小鼠的研究表明，Beclin1缺乏導致小膠質(zhì)細胞對Aβ的反應(yīng)改變，自噬減少，細胞外和神經(jīng)元內(nèi)Aβ積累增加，突觸末端神經(jīng)元變性和神經(jīng)元丟失。慢病毒介導的Beclin1在額葉皮層和海馬中的過度表達促使淀粉樣蛋白病理學減少。

這些有趣的發(fā)現(xiàn)表明，Beclin1是一種有吸引力的AD治療靶點，通過恢復Beclin1的表達以改善自噬可能會是新的AD治療策略。

Aβ疫苗

Aβ疫苗主要是通過靶向Aβ以清除腦內(nèi)沉積物起作用，已經(jīng)開發(fā)各種給藥途徑的疫苗靶向Aβ1-43，并在小鼠模型的中表現(xiàn)出病理學的改善，例如： 

• AAV-CB-Aβ42疫苗：在AD小鼠中，通過鼻內(nèi)、肌肉內(nèi)或口服途徑誘導高水平的抗Aβ42抗體。高水平的抗Aβ42抗體促使腦Aβ負荷顯著減少，斑塊相關(guān)的星形細胞增多癥減少，記憶力和認知功能改善。

• 編碼抗Aβ單鏈抗體的AAV：注射到Tg2576小鼠的皮質(zhì)海馬區(qū)，scFv持續(xù)表達一年沒有神經(jīng)毒性，腦中Aβ沉積物減少。

靶向淀粉樣前體蛋白（APP）

今年4月，瑞典烏普薩拉大學的Martin Ingelsson及其同事發(fā)表了首例使用CRISPR/Cas9糾正患者細胞和小鼠APP的瑞典型突變（APPswe），治療早發(fā)性常染色體顯性遺傳AD（ADAD）。

他們敲除了突變的APPswe以減少患者細胞Aβ的產(chǎn)生，同時使野生型等位基因保持完整。使用相同的策略，他們還修改了攜帶人APPswe等位基因的轉(zhuǎn)基因小鼠的基因組，但尚不清楚是否會影響AD病理。該研究成果表明：早發(fā)性AD病例可能受益于APPswe的破壞。

其它策略

• 內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶（ECE）、腦啡肽酶參與Aβ降解途徑，據(jù)報道，顱內(nèi)給予表達內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶（ECE）的重組AAV5、肌內(nèi)注射表達腦啡肽酶的重組AAV8均能促使AD小鼠模型中淀粉樣蛋白沉積減少。

• 不同于上述介導Aβ生成減少的策略，2型髓系細胞觸發(fā)受體（TREM2）能激活小膠質(zhì)細胞，尤其是斑塊周圍的小膠質(zhì)細胞，在轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型中，TREM2的上調(diào)改善了神經(jīng)病理學并挽救了空間認知障礙。慢病毒介導的TREM2過表達促使Aβ沉積的改善，這歸因于增強的小膠質(zhì)細胞吞噬作用而不是Aβ產(chǎn)生的減弱。此外，腦中TREM2的過表達顯著減弱了神經(jīng)炎癥。這些發(fā)現(xiàn)表明TREM2可能是開發(fā)新型AD療法的潛在治療靶點。

靶向tau蛋白

除了淀粉樣蛋白沉積以外，tau蛋白聚集形成的神經(jīng)纖維纏結(jié)也是AD患者大腦組織中的經(jīng)典特征之一。Tau不僅在AD病理生理學中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而且在各種其他神經(jīng)退行性疾病中也起著關(guān)鍵作用。已經(jīng)有許多嘗試使用抗tau抗體或通過使用基因沉默來消除毒性tau形式。

2018年2月20日，Abbvie（艾伯維）宣布與Voyager Therapeutics達成戰(zhàn)略合作，將前者的單克隆抗體技術(shù)平臺以及全球臨床開發(fā)能力，與后者的AAV載體技術(shù)相結(jié)合，共同開發(fā)編碼抗tau蛋白抗體的AAV基因療法，以治療AD等神經(jīng)退行性疾病。

許多公司正在開發(fā)針對tau或Aβ的抗體，但即使通常反復注射，它們并不總是能夠大量到達大腦。相比之下，一次性注射Voyager的基因療法可能會促使大腦中抗tau抗體的長期產(chǎn)生。

NGF治療

基底前腦中的膽堿能神經(jīng)元廣泛傳播到大腦皮層和海馬，這些神經(jīng)元的存活依賴于其目標區(qū)域的神經(jīng)生長因子（Nerve growth factor, NGF）。NGF供應(yīng)受損是AD病理學的一部分，導致的神經(jīng)元退化與患者的認知能力下降相關(guān)。

2013年8月，Sangamo收購Ceregene的所有臨床前和臨床治療計劃 - 包括正在進行的II期試驗，以評估AD患者中CERE-110（攜帶NGF基因的AAV載體）的有效性與安全性，這是基因療法治療AD的首批臨床試驗。CERE-110旨在通過使用AAV在大腦中產(chǎn)生穩(wěn)定的NGF供應(yīng)來解決與AD的記憶喪失和認知衰退相關(guān)的膽堿能神經(jīng)元的損失。

該試驗的全部結(jié)果于2018年3月26日在JAMA Neurology上發(fā)表，26名輕度至中度AD患者接受雙側(cè)立體定向注射AAV-NGF。另外23例接受假手術(shù)，患者很好地耐受了手術(shù)和AAV-NGF。然而，為期兩年的研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)于治療組和安慰劑組認知功能的主要測量ADAS-Cog和一系列次要結(jié)果均出現(xiàn)類似下降，差異無統(tǒng)計學意義。Sangamo已經(jīng)于2015年結(jié)束了CERE-101的開發(fā)。

對先前試驗參與者的死后腦組織的檢查發(fā)現(xiàn)，AAV-NGF表達在手術(shù)后持續(xù)存在多年并且水平足以誘導來自神經(jīng)元的新膽堿能傳入神經(jīng)。關(guān)于此，JAMA Neurology社論認為，即使完全恢復膽堿能神經(jīng)元也只會產(chǎn)生適度的益處，類似于膽堿酯酶抑制劑，因為AD中的神經(jīng)變性遠遠超出膽堿能系統(tǒng)。

這可能也給我們敲醒了警鐘，基因治療的靶點選擇應(yīng)當根據(jù)已有的數(shù)據(jù)和機制進行更加全面的分析和探討?；蛟S，多靶點也是一條新思路，譬如已經(jīng)在進行II期臨床試驗的帕金森病基因療法，通過遞送多巴胺合成通路中的3種關(guān)鍵酶獲得了不俗的療效。

靶向APOE4

ApoE是一種脂質(zhì)結(jié)合蛋白，在肝臟中產(chǎn)生并在大腦中大量表達，特別是在星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞中，它促進神經(jīng)元的可塑性和突觸發(fā)生，Aβ原纖維形成和沉積，并且還參與Aβ的清除和降解。

ApoE具有三種變體，ApoE2、ApoE3和ApoE4，它們僅相差兩個殘基。ApoE2具有神經(jīng)保護作用，ApoE3是中性的，而ApoE4是AD最重要的遺傳風險因子，使大腦中的Aβ沉積。那些攜帶一份APOE4基因的人患AD的風險增加一倍，而兩份副本的幾率增加了12倍。大約四分之一的人攜帶該基因變體，這也解釋了AD為何如此常見。

有研究表明，ApoE影響tau發(fā)病機制，神經(jīng)炎癥和tau介導的神經(jīng)變性并且獨立于Aβ病理學。因此，針對AD這種有著復雜發(fā)病機制的疾病，下一代共同靶向Aβ以及tau和ApoE的治療方法是必要的。

2018年6月4日，麻省理工學院（MIT）的科學家稱已經(jīng)找到了一種方法，使阿爾茨海默病的基因無害。通過使用基因編輯技術(shù)，可以將APOE4轉(zhuǎn)化為APOE3。這些實驗是使用癡呆患者的細胞進行的，可能有助于為年齡相關(guān)的腦疾病患者提供更好的治療方法。

MIT的Li-Huei Tsai教授說：“APOE4是迄今為止晚發(fā)性、散發(fā)性AD最重要的風險基因。然而，盡管如此，實際上還沒有進行過大量的研究。我們?nèi)匀徊惶宄槭裁碅POE4會增加疾病風險?！?/span>

科學家們不知道為什么APOE4基因的大腦中的淀粉樣蛋白水平較高，但基因編輯可能是克服這個問題的答案。攜帶高風險APOE4基因的人占所有AD病例的至少60％，基因療法具有降低阿爾茨海默氏癥發(fā)病率的巨大潛力。

除了以上靶點以外，還有許多因素有望通過基因治療手段來克服，例如：神經(jīng)炎癥在包括AD在內(nèi)的多種神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機制中起關(guān)鍵作用，已經(jīng)開發(fā)通過提供抗炎細胞因子來抵抗神經(jīng)炎癥的基因治療策略；許多AD遺傳易感因素，如早老素（PSEN），已被歸類為AD發(fā)展的關(guān)鍵參與組分，也為基因治療開辟了潛在靶點。

目前，AD治療仍面臨諸多障礙，包括最基礎(chǔ)的發(fā)病分子機制，我們的了解還遠遠不夠。但這并不意味著不可能，在飽受挫折的AD治療領(lǐng)域，基因治療仍屬于新生潛力軍，前方存在無數(shù)的可能性。我們謹慎樂觀地認為，基因治療可能是治療阿爾茨海默病的可行方法。

參考出處：

DOI: 10.3233/JAD-180422

DOI: 10.3760/cma.j.issn.1006-7876.2018.11.001

https://www.alzforum.org/news/research-news/ngf-gene-therapy-trial-data-published

https://www.telegraph.co.uk/news/2018/12/31/injection-halt-progress-alzheimers-available-within-decade/

https://psychcentral.com/blog/can-we-use-gene-therapy-to-treat-alzheimers-disease/

https://cen.acs.org/articles/96/i9/AbbVie-Voyager-Therapeutics-team-Alzheimers.html

https://www.barchester.com/news/new-gene-therapy-technique-could-reverse-alzheimer%E2%80%99s

https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/sangamo-expands-aav-capabilities-with-ceregene-acquisition/

本文系轉(zhuǎn)載，來自醫(yī)麥客~