Sclerostin單克隆抗體治療骨質(zhì)疏松的研究進(jìn)展

張陽(yáng)洋 高艷虹

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)科，上海 200092

骨質(zhì)疏松癥是以骨量下降、骨微結(jié)構(gòu)毀壞、骨折風(fēng)險(xiǎn)增高為特點(diǎn)的全身性骨骼疾病。該疾病可分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩類(lèi)；原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥包括絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松和老年性骨質(zhì)疏松。繼發(fā)性骨質(zhì)疏松常由內(nèi)分泌代謝疾病(如性腺功能減退癥、甲亢、甲旁亢、庫(kù)欣綜合癥、1型糖尿病)或全身性疾病、藥物誘發(fā)。臨床以原發(fā)性骨質(zhì)疏松多見(jiàn)，發(fā)病主要分布于老年人群。流行病學(xué)研究提示，目前國(guó)內(nèi)60歲以上老年人已經(jīng)達(dá)到了2億。約13%的中國(guó)大陸成人患有骨質(zhì)疏松。共影響了約40.1%女性和22.5%男性[1]，骨質(zhì)疏松癥及其導(dǎo)致的骨折，今后很有可能成為一個(gè)嚴(yán)重的健康問(wèn)題。目前，治療該疾病的主要藥物包括骨形成促進(jìn)藥物(如甲狀旁腺激素parathyriodhormone，PTH)、骨吸收抑制劑(雌激素類(lèi)藥物、雙膦酸鹽、RANKL抗體、降鈣素等)。近年來(lái)，許多生物制劑都展開(kāi)了抗骨質(zhì)疏松的臨床研究并顯示了良好的運(yùn)用前景，如PTH可以提高骨質(zhì)疏松狀態(tài)下的骨量、骨密度[2]；狄諾塞麥可以提高骨密度，降低骨折發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。 Sclerostin單克隆抗體是近年新出現(xiàn)的抗骨質(zhì)疏松藥物，其在促進(jìn)骨形成方面有一定效果且具有繼續(xù)深入研究的價(jià)值，本文對(duì)Sclerostin單克隆抗體在骨質(zhì)疏松治療領(lǐng)域的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Sclerostin介紹

Sclerostin的發(fā)現(xiàn)源于某些遺傳代謝性骨病的研究。Van Buchem病(彌漫性骨皮質(zhì)增生癥)是一種常染色體隱性遺傳的硬化型骨發(fā)育不良性疾病，它是由Van Buchem等在1955年首先發(fā)現(xiàn)的。其最典型影像學(xué)特征是下頜骨，顱骨(包括顱骨和顱底)、肋骨、鎖骨和長(zhǎng)骨骨干的骨內(nèi)膜增生[3]。Van Buchem病常見(jiàn)的臨床表現(xiàn)是巨頭畸形和下頜骨增大。對(duì)于Van Buchem病人的研究提示其病因與SOST基因突變引起功能喪失有關(guān)[4]。SOST基因經(jīng)研究被發(fā)現(xiàn)位于17q12-21, 長(zhǎng)約200kb,編碼由骨細(xì)胞分泌具有成骨抑制作用的蛋白Sclerostin,稱(chēng)硬骨素[5]。SOST基因突變引起Sclerostin缺失，是Van Buchem病的重要病因[6]。硬化性骨病(Osteopetrosis)又稱(chēng)大理石骨病，是一類(lèi)以骨密度異常增加為特征的罕見(jiàn)的遺傳性疾病。該疾病發(fā)病率約為1∶20000[7]。隱形遺傳的典型特點(diǎn)包括骨折、身材矮小、壓迫性神經(jīng)癥及其隨之而來(lái)的低鈣血癥、精神發(fā)育遲滯、皮膚及免疫系統(tǒng)累及等；顯性遺傳則主要累及骨骼系統(tǒng)，表現(xiàn)為骨折或骨髓炎，常見(jiàn)于青春期。研究證實(shí)，硬化性骨病與SOST等基因突變等有關(guān)[8]。

2 Sclerostin的作用機(jī)制

2.1 調(diào)控骨形成

Avsian-Kretchmer等[9]通過(guò)研究對(duì)Sclerostin作出了描述。Sclerostin屬于糖蛋白類(lèi)Dan家族的一員，是由SOST基因編碼的、骨細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)。早期文獻(xiàn)認(rèn)為它與骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)有關(guān)[10]。Sclerostin可能通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)I型和II型BMP受體來(lái)結(jié)合BMP，以此降低BMP的信號(hào)作用，最終減弱成骨細(xì)胞的礦化成骨作用。但Rutger L van Bezooijen等[11]和Monroe DG,等[12]持不同觀點(diǎn)。他們認(rèn)為Sclerostin并不影響B(tài)MP信號(hào)，而是通過(guò)拮抗成骨細(xì)胞中的Wnt信號(hào)來(lái)達(dá)到它對(duì)骨形成的負(fù)調(diào)控作用。Sclerostin結(jié)合LRP5/6后切斷其與Wnt之間的聯(lián)系，從而達(dá)到拮抗Wnt蛋白、抑制骨細(xì)胞成熟分化、促進(jìn)其凋亡的目的[13]。

2.2 影響骨吸收

有研究提示sclerostin可以通過(guò)核因子κ B受體活化因子配體(Receptor Activator for Nuclear Factor-κ B Ligand，RANKL)通路激活破骨細(xì)胞功能，影響骨吸收，從而發(fā)揮破骨作用[14]。sclerostin還可上調(diào)骨細(xì)胞表達(dá)的碳酸酐酶2(CA2/Car2)、組織蛋白酶K (CTSK/Ctsk)及酒石酸鹽，刺激碳酸酐酶2 mRNA和蛋白質(zhì)的釋放，降低細(xì)胞內(nèi)外的pH值，從而使礦化基質(zhì)中的鈣離子釋放，達(dá)到溶骨的目的[15]。

3 Sclerostin單克隆抗體抗骨質(zhì)疏松研究進(jìn)展

在研究了Sclerostin對(duì)抑制成骨的作用機(jī)制后，針對(duì)以Sclerostin作為靶點(diǎn)治療骨質(zhì)疏松的Sclerostin單克隆抗體的研究也在近年成為熱點(diǎn)。目前許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究都已展開(kāi)，并取得了新進(jìn)展[16]。

3.1 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

Sclerostin單克隆抗體的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示其可以增加骨量、促進(jìn)骨折愈合[17]。

SCL-ABIV是一種Sclerostin單克隆抗體，研究提示SCL-ABIV可以使雌性食蟹猴骨量提高[18]。該研究選取了平均年齡3.9歲的雌性食蟹猴為研究對(duì)象，給予皮下注射不同劑量SCL-ABIV(在實(shí)驗(yàn)第1天和第29天分別注射3、10、30 mg/kg兩次)，結(jié)果顯示SCL-ABIV的峰濃度出現(xiàn)在注射后第一周。在第一次注射后兩周和第二次注射后一周時(shí)間，血清總1型前膠原氨基端延長(zhǎng)鏈(procollagen Type1 amino-terminal propeptide P1NP)水平在所有三種劑量注射組都出現(xiàn)明顯上升，而血清骨鈣素的上升要比P1NP來(lái)的晚一周時(shí)間，其上升最明顯的是30 mg/kg注射組，P1NP和骨鈣素上升水平都超過(guò)了基礎(chǔ)水平的50%；而血清C端肽(C terminal peptide CTX)水平則沒(méi)有明顯改變。該實(shí)驗(yàn)還用四環(huán)素和鈣黃綠素標(biāo)記了新生成的礦化骨并分析了雌性食蟹猴的第二腰椎、脛骨、股骨骨小梁，研究結(jié)果顯示SCL-ABIV顯著促進(jìn)了骨小梁和骨皮質(zhì)的生成，其中最高劑量的注射組骨小梁的厚度增加，其表面標(biāo)記的新生成骨范圍最為寬廣，說(shuō)明SCL-ABIV有助于促進(jìn)雌性食蟹猴的骨生成，且其對(duì)骨生成的促進(jìn)作用具有劑量依賴性。除SCL-ABIV外， Sclerostin單克隆抗體還包括SCL-ABI、SCL-ABII等，對(duì)于增加骨量和骨密度亦有作用。Veverka等進(jìn)行的大鼠模型實(shí)驗(yàn)[19]證明SCL-ABI可以阻斷Wnt信號(hào)通路。在大鼠模型實(shí)驗(yàn)中該抗體被觀察到顯著增加了大鼠的骨密度。Ominsky等[20]針對(duì)SCL-ABII的研究表明該藥物對(duì)于增加去卵巢雌性大鼠的骨量、骨密度有明顯效果。該試驗(yàn)對(duì)6個(gè)月大的雌鼠進(jìn)行卵巢切除并在之后1年不予任何治療，在大鼠因雌激素缺乏引起明顯骨量流失時(shí)給予5周SCL-ABII治療，結(jié)果大鼠骨膜、骨小梁、骨皮質(zhì)骨量相比用藥前明顯提高。

動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)提示sclerostin單克隆抗體對(duì)于骨折愈合存在促進(jìn)作用，其機(jī)制與影響Wnt/β-catenin通路有關(guān)[21，22]。例如Gao Feng[23]等人對(duì)于幼年大鼠股骨截骨模型的研究提示sclerostin單克隆抗體在骨折后1-2周可以明顯增加增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)含量和骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP-2)的表達(dá)，并觀察到軟骨量比對(duì)照組更低，提示sclerostin單克隆抗體有利于骨折更快愈合；4-6周骨量增加更明顯、愈合組織的活動(dòng)能力更強(qiáng)。期待未來(lái)這一領(lǐng)域有進(jìn)一步研究數(shù)據(jù)出現(xiàn)。

3.2 臨床研究

許多臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證明了Sclerostin單克隆抗體可以提高人類(lèi)的骨量及骨密度、使骨形成標(biāo)志物增加、使骨吸收標(biāo)志物下降，并有助于促進(jìn)骨折修復(fù)和愈合，在治療骨質(zhì)疏松方面可以作出一定貢獻(xiàn)[24]。

一項(xiàng)針對(duì)Romosozumab(AMG 785)的研究提示Romosozumab可以提升受試患者腰椎和髖關(guān)節(jié)的骨密度[25]。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)納入72名健康男性和絕經(jīng)后女性，所有受試者按3∶1分為試驗(yàn)組及安慰劑組，試驗(yàn)組受試者給予Romosozumab皮下注射0.1、0.3、1、3、5、10 mg/kg或Romosozumab靜脈注射1 mg/kg、5 mg/kg。結(jié)果顯示相對(duì)于安慰劑組，Romosozumab組血清P1NP、骨堿性磷酸酶(BAP)、骨鈣素均上升，CTX則下降；其中最大劑量的Romosozumab皮下、靜脈途徑P1NP、BAP、骨鈣素較基礎(chǔ)水平升幅最大，分別為184%、126%、176%以及167%、125%、143%；CTX降幅最大的也是10 mg/kg皮下和5 mg/kg靜脈注射，分別為54%及49%，BMD提升最大的是10 mg/kg皮下和5 mg/kg靜脈注射組，分別為腰椎5.3%、髖關(guān)節(jié)2.8%和腰椎5.2%和髖關(guān)節(jié)1.1%，說(shuō)明Romosozumab可以使受試者血清骨形成標(biāo)志物上升，骨吸收標(biāo)志物下降，并對(duì)提高受試者骨量、骨密度有一定效果。

Michael R等[26]則對(duì)比了Romosozumab與其他抗骨松藥物的療效。該實(shí)驗(yàn)為隨機(jī)對(duì)照雙盲多中心研究，納入了419例55-85歲骨質(zhì)疏松(腰椎T評(píng)分小于等于-2，髖關(guān)節(jié)小于等于-3.5)的絕經(jīng)后婦女，隨機(jī)分配為口服阿侖膦酸鹽組、皮下注射特立帕肽組、皮下注射Romosozumab組和對(duì)照組，其中阿侖膦酸鹽用量為70 mg/周，特立帕肽用量為20μg/天，Romosozumab用量為70 mg、140 mg、210 mg/月，或140 mg、210 mg/3個(gè)月五種用法。1年后皮下注射Romosozumab210 mg/月的受試者腰椎BMD上升11.3%，對(duì)照組下降0.1%，阿侖膦酸鹽組上升4.1%，特立帕肽組上升7.1%，結(jié)果顯示Romosozumab對(duì)于絕經(jīng)后低骨量女性有提高髖關(guān)節(jié)BMD、使血清骨形成標(biāo)志物指標(biāo)上升、使骨吸收標(biāo)志物水平下降等作用，其治療效果可以比肩阿侖膦酸鹽、特立帕肽等藥物。

Blosozumab是另一種已進(jìn)行臨床試驗(yàn)的Sclerostin單克隆抗體。Robert.R.Recker等[27]研究了該藥物對(duì)于絕經(jīng)后低骨量婦女的作用。實(shí)驗(yàn)為隨機(jī)對(duì)照雙盲多中心研究，納入絕經(jīng)后低骨量的婦女(共120人，平均年齡65.8歲，腰椎T評(píng)分-2.0至-3.5，平均分-2.8)，并將受試者分為研究組和對(duì)照組，研究組受試者隨機(jī)接受每4周皮下注射Blosozumab 180 mg、每2周皮下注射Blosozumab 180 mg或每2周皮下注射Blosozumab 270 mg,；對(duì)照組使用安慰劑并跟蹤隨訪1年，結(jié)果最高劑量的皮下注射Blosozumab受試者脊柱BMD相對(duì)基礎(chǔ)水平提高了17.7%，髖關(guān)節(jié)提高了6.2%；皮下注射Blosozumab受試者其血清骨形成標(biāo)志物亦快速升高，然而，最高劑量的皮下注射Blosozumab受試者在研究終止時(shí)其骨特異性堿性磷酸酶水平仍然高于安慰劑組；皮下注射Blosozumab受試者血清CTX水平在起初就開(kāi)始下降，在兩周后其濃度維持在低于安慰劑組的水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示皮下注射Blosozumab的受試者相比于安慰劑組在脊柱、股骨頸、髖關(guān)節(jié)的骨密度上表現(xiàn)出顯著的劑量相關(guān)性的升高。研究過(guò)程中32名注射Blosozumab的患者出現(xiàn)抗藥物抗體，其中影響B(tài)losozumab有效性的僅1例，主要表現(xiàn)為腰椎、髖關(guān)節(jié)骨密度增幅較小(脊柱BMD相對(duì)基礎(chǔ)水平提高了3.2%，髖關(guān)節(jié)提高了0.2%)。而Christopher P Recknor等的研究[28]則側(cè)重于使用Blosozumab治療骨質(zhì)疏松的停藥后情況。該研究選取參加了之前隨機(jī)對(duì)照雙盲多中心研究的120名婦女，在她們停用Blosozumab后進(jìn)行了為期1年的隨訪(120名婦女最初參加了這項(xiàng)研究，106名婦女完成治療，并繼續(xù)進(jìn)行隨訪，88名婦女完成1年隨訪)，在隨訪之初，除了皮下注射Blosozumab受試者的腰椎、髖關(guān)節(jié)BMD較高外，受試者其余臨床(年齡、種族、BMI)特征維持匹配。在隨訪期結(jié)束時(shí)，即停藥1年后，總體上受試者腰椎和髖關(guān)節(jié)骨密度出現(xiàn)不同程度下降，但皮下注射Blosozumab的受試者者腰椎和髖關(guān)節(jié)骨密度仍顯著高于對(duì)照組受試者；在隨訪期中Blosozumab受試者與對(duì)照組血清P1NP、CTX中位數(shù)水平?jīng)]有顯著差異，研究結(jié)果提示Blosozumab對(duì)于提高絕經(jīng)后女性骨量、骨密度具有良好效果，且能提高血清骨形成標(biāo)志物。

以上臨床研究同時(shí)關(guān)注了藥物的安全性。注射Romosozumab的研究中出現(xiàn)的嚴(yán)重不良反應(yīng)包括COPD，乳腺癌，非心源性胸痛，尺橈骨骨折和腎嗜酸性細(xì)胞瘤(各1例)，沒(méi)有證據(jù)證明這些不良反應(yīng)與使用Romosozumab存在必然聯(lián)系[26]。Blosozumab的研究過(guò)程中有4名女性被診斷為乳腺癌，2人在接受Blosozumab注射3個(gè)月內(nèi)確診，1人在注射最后1劑Blosozumab后3個(gè)月確診，1人在注射最后1劑Blosozumab后約1年確診。其中1人在確診乳腺癌時(shí)已伴有骨轉(zhuǎn)移，其乳腺X線檢查提示在研究納入之前已有微鈣化點(diǎn)；3人在納入研究前4年內(nèi)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)乳腺X線檢查；且4名受試者的腫瘤病理學(xué)、分期特點(diǎn)不一，基于乳腺癌診斷的時(shí)間點(diǎn)和腫塊大小的考慮，研究人員認(rèn)為腫瘤在納入研究前就存在的可能性較大；且在之前的細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有證據(jù)表明Blosozumab與乳腺病變有聯(lián)系[28]。除此以外，有文獻(xiàn)提到Sclerostin單克隆抗體可能與骨肉瘤相關(guān)[29，30]。抑制人成骨肉瘤細(xì)胞MG63細(xì)胞Sclerostin表達(dá)，可以使具有骨形成作用的骨代謝調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白表達(dá)水平上升、具有骨吸收作用的骨代謝調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白表達(dá)水平下降。骨肉瘤細(xì)胞學(xué)研究[31]則提示Sost重組腺病毒沉默可促進(jìn)MG63細(xì)胞增殖、提高ALP活性,降低鈣離子濃度, 其機(jī)制可能與過(guò)表達(dá)的Sost基因競(jìng)爭(zhēng)Lrp5，從而抑制Wnt信號(hào)通路的開(kāi)放有關(guān)。目前尚缺少明確提示Sclerostin單克隆抗體與骨肉瘤疾病相關(guān)的證據(jù)，相關(guān)研究有待展開(kāi)。

4 小結(jié)

Sclerostin是時(shí)下骨質(zhì)疏松領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，而Sclerostin單克隆抗體在骨質(zhì)疏松的治療領(lǐng)域已展現(xiàn)了一定價(jià)值。針對(duì)Sclerostin單克隆抗體治療骨質(zhì)疏松的療效，研究人員開(kāi)展了大量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了Sclerostin單克隆抗體可以提高骨密度、增加骨量、提高血清骨形成標(biāo)志物、降低骨吸收標(biāo)志物，其臨床效果可比肩其他一些骨質(zhì)疏松治療藥物。目前對(duì)Sclerostin單克隆抗體的研究的不足在于現(xiàn)有臨床研究的對(duì)象多為絕經(jīng)后女性，缺乏針對(duì)繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥療效的研究數(shù)據(jù)，此外，對(duì)于Sclerostin單克隆抗體可否降低骨折發(fā)生率、對(duì)骨折愈合的影響等方面研究數(shù)據(jù)報(bào)道不多，也需要進(jìn)一步展開(kāi)研究。目前的臨床研究提示Sclerostin單克隆抗體安全性尚可，但其是否與腫瘤有關(guān)目前沒(méi)有定論，期待未來(lái)有進(jìn)一步研究證據(jù)。綜上所述，Sclerostin單克隆抗體作為治療骨質(zhì)疏松的新藥物，有繼續(xù)研究的價(jià)值。