尋找阿爾茨海默氏癥的血液檢測方法

編譯 凌寒

研究人員期望，血液循環(huán)系統(tǒng)中的生物標(biāo)志物能夠幫助更早地發(fā)現(xiàn)和更好地監(jiān)測神經(jīng)退行性疾病，并可能有助于開發(fā)新的治療方法。

2019年9月，Biogen和Eisai兩家制藥公司宣布他們叫停了elenbecestat 這種藥物的3期臨床試驗，該藥物旨在阻抑阿爾茨海默氏癥中amyloid-β的積聚。盡管該藥物看起來很有前途，使得公司選擇對其同時進行兩組三期臨床檢測，但初步分析認(rèn)為elenbecestat的風(fēng)險大于收益，因此不應(yīng)該將該藥物推向市場。分析師杰弗里·博格斯（Geoffrey Porges）當(dāng)時曾對路透社表示，叫停臨床試驗“相當(dāng)于進一步解除Biogen公司對阿爾茨海默氏癥藥物開發(fā)的昂貴、痛苦且最終無果的投資”。

Biogen公司的不幸只是眾多阿爾茨海默氏癥晚期藥物研發(fā)失敗的最新一例而已。6個月前，由于另一種候選藥物aducanumab療效不佳（盡管在進一步的數(shù)據(jù)分析之后，Biogen公司宣稱他們最終將會尋求aducanumab的批準(zhǔn)），該公司已經(jīng)叫停了另一組平行的3期試驗。2013年至2018年間，輝瑞、禮來、默克和強生公司均因早期試驗結(jié)果不佳而終止了3期或2/3期試驗。然而，一些阿爾茨海默氏癥的研究人員表示，他們認(rèn)為他們已經(jīng)在這些壞消息的陰云中發(fā)現(xiàn)了一線曙光——這些研究得出的數(shù)據(jù)暗示未來的工作可能會取得更大的成功。

澳大利亞弗洛里神經(jīng)科學(xué)與心理健康研究所的神經(jīng)科學(xué)家科林·馬斯特斯（Colin Masters）說，在其中一些試驗中，處于早期階段的阿爾茨海默氏癥患者比那些認(rèn)知能力衰退更嚴(yán)重的患者表現(xiàn)地更好。馬斯特斯并未參與這些試驗。他補充說：“這表明找到有效治療方法的關(guān)鍵可能是趕在患者病情發(fā)展到一定程度之前進行干預(yù)。我們堅定地認(rèn)為，你必須在認(rèn)知能力衰退開始之前就采取行動，這樣你可能能成功地將認(rèn)知能力衰退的時間推遲五年，這將是個很大的進展?！?/p>

由于最近新檢測技術(shù)的發(fā)展，可以對循環(huán)系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)、RNA以及其他分子進行更精確、更可靠的測定，該領(lǐng)域正是希望能做到這一點。利用這些最近幾年剛剛出現(xiàn)的分析工具，世界各地的多個實驗室現(xiàn)在正在尋找這種疾病的新型生物標(biāo)記物，以開發(fā)能夠篩選阿爾茨海默氏癥的早期跡象，將其與有類似癥狀的病癥區(qū)分開來，或能跟蹤其進展的血液檢測方法。

華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的阿爾茨海默氏癥研究人員安妮·費根（Anne Fagan）說，研究人員的初步目標(biāo)是找到處于疾病早期階段的患者并安排他們進入臨床試驗，而識別能夠幫助實現(xiàn)這一目標(biāo)的生物標(biāo)志物則是“唾手可得的成果”。進行臨床診斷以輔助治療決策，這可能涉及與試驗篩選和監(jiān)測中使用的或相同或不同的生物標(biāo)記物，這將會需要更高的準(zhǔn)確度——例如，費根可以通過血液檢測即可篩查出疑似者?！叭绻軝z者服用過藥物，”她說，“那就完全是‘另一場球賽’了。”

臨床試驗中的生物標(biāo)記物

阿爾茨海默氏癥是最常見的癡呆類型，其特征是認(rèn)知能力下降，記憶力日益減退，情緒和行為改變。盡管關(guān)于阿爾茨海默氏癥的潛在機制仍存在一些爭議，但被稱為淀粉樣蛋白級聯(lián)假說的這一觀點在該領(lǐng)域被廣泛接受。該假說指出amyloid-β肽逐漸在神經(jīng)元之間聚合形成斑塊并啟動一系列病理過程。這些淀粉樣斑塊的主要成分是一種稱為Aβ42 的amyloid-β亞型。對比健康對照組，在阿爾茨海默氏癥患者腦脊液（CSF）中可檢測到的Aβ42偏少，可能因為該物質(zhì)纏結(jié)形成了斑塊。

為了招募處于疾病進展早期的患者，最近的試驗已經(jīng)初步確定了那些在臨床試驗中表現(xiàn)出輕度認(rèn)知和記憶障礙的人，然后根據(jù)正電子放射斷層造影術(shù)（PET）的結(jié)果或腦脊液中Aβ42水平降低與否，篩選出那些大腦中同時顯示有amyloid-β斑塊跡象的患者。但是這個過程很是繁重。一次PET掃描就要花費數(shù)千美元，而且只能在富裕國家的主要醫(yī)療中心才能進行。雖然收集腦脊液所需要的脊髓穿刺要便宜得多，但該過程很痛苦，在美國醫(yī)生的診室里并不常見。一項經(jīng)過充分驗證的血液測試可能會使整個試驗登記過程更容易，效率更高，也可能讓研究人員能夠以低廉的成本對大量健康人群進行篩查，從而在出現(xiàn)哪怕是輕微癥狀之前就識別出那些最易患阿爾茨海默氏癥的人。但事實證明，這項任務(wù)頗具挑戰(zhàn)性。正如費根解釋的那樣：”與血液不同，腦脊液與大腦直接接觸，因此從腦脊液中檢測出病理生物標(biāo)志物比從血液中檢測處要容易得多?！?/p>

然而，使用較新的分析技術(shù)得出的早期結(jié)果顯示出了希望。2018年，阿姆斯特丹自由大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員使用一種名為Simoa的單分子陣列對一些人的血漿進行了檢測，這些人在臨床認(rèn)知測試中評分正常，但在日常生活中出現(xiàn)了記憶和認(rèn)知障礙。研究人員發(fā)現(xiàn)，血漿中Aβ42與amyloid-β最常見的亞型Aβ40顯示出低比例時，與發(fā)展成可測量的認(rèn)知障礙和癡呆（包括阿爾茨海默氏癥）的高風(fēng)險相關(guān)。

雖然人們從未將血液檢測應(yīng)用于篩查過程，但研究人員已在試驗中對某些血源性阿爾茨海默氏癥生物標(biāo)記物進行了監(jiān)測。例如，禮來公司已宣告失敗的solanezumab第三階段試驗，包括在整個試驗階段為了檢測Aβ42和Aβ40而從各個患者處采集的血樣。費根說，相比僅檢測Aβ42水平，（血液中和腦脊液中）兩個亞型之間的比值可以作為該疾病更為準(zhǔn)確的預(yù)測物，因為那些未患有阿爾茨海默氏癥但天生Aβ42水平較低的人，通常產(chǎn)生的Aβ40也較少。

在2019年8月發(fā)表的一項研究中，費根與她在圣路易斯華盛頓大學(xué)的研究員朋友蘭德爾·貝特曼（Randall Bateman）和同事們報告說，一個結(jié)合了血漿中Aβ42:Aβ40比值、年齡和遺傳因素的模型，其預(yù)測的準(zhǔn)確率可達(dá)94%，無論PET掃描能否檢測到已有的淀粉樣斑塊，血漿中Aβ42:Aβ40比值對研究對象是否會繼續(xù)發(fā)展成斑塊具有高度預(yù)測性。其他amyloid-β亞型，比如Aβ38，研究人員也一直在評估它們是否能夠反映出淀粉樣斑塊負(fù)擔(dān)。

盡管研究結(jié)果前景誘人，Aβ42:Aβ40比值——甚至淀粉樣斑塊本身——對于某一特定個體是否患有該疾病仍是不完善的預(yù)測因素。這歸因于患者之間的不同，以及阿爾茨海默氏癥的復(fù)雜性。

一種異質(zhì)性疾病

路易斯安那州立大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家沃爾特·盧基（Walter Lukiw）表示，幾十年間的研究已經(jīng)證明，阿爾茨海默氏癥患者的大腦中有淀粉樣斑塊的堆積，但我們已經(jīng)明白這種情況有著多種成因。他解釋說：“這是一種神經(jīng)元疾病，（并且）神經(jīng)元可以通過許多不同的方式被殺死。導(dǎo)致阿爾茨海默氏癥進程的因素有很多?！?/p>

這些因素之一是APOE ε4，一種參與膽固醇運輸?shù)幕蜃凅w，也被稱為APOE4。這種變體與患阿爾茨海默氏癥的風(fēng)險增加有關(guān)：大約一半的阿爾茨海默氏癥患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了至少一種APOE4基因，而普通人群中只有10%～15%的人攜帶這種基因。年齡也與患病風(fēng)險高度相關(guān)，但當(dāng)然不是每個活到90歲的人都會受到影響，而且早發(fā)性阿爾茨海默氏癥的人可能在40多歲時就會出現(xiàn)癥狀。研究人員還在一些從未出現(xiàn)過阿爾茨海默氏癥癥狀的人的大腦中發(fā)現(xiàn)了淀粉樣斑塊，這表明蛋白質(zhì)聚集并不總是具有臨床相關(guān)性。

為了克服異質(zhì)性帶來的困難，倫敦國王學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家阿卜杜勒·海耶（Abdul Hye）強調(diào)了根據(jù)疾病性質(zhì)對患者進行分層的重要性。生物標(biāo)記物應(yīng)該識別潛在的疾病機制，而不是識別一個人是否屬于阿爾茨海默氏癥的范疇。“它實際上不是在診斷病人是否患病，而是在判斷病人是否有目標(biāo)病癥，”他說道 ，“如果目標(biāo)病癥相同，那么我們可以盡早篩選出它們進行臨床試驗。”

目前并不缺乏識別不同阿爾茨海默氏癥相關(guān)病癥的候選血液生物標(biāo)志物。除了amyloid-β亞型的水平和比值外，多個研究小組正在研究總的蛋白以及磷酸化Tau蛋白（p-tau）——一種能夠在破壞性神經(jīng)原纖維纏結(jié)中聚集的異常形態(tài)的蛋白質(zhì)。例如，2018年的一項研究發(fā)現(xiàn)，血漿中總Tau蛋白水平能夠增強一個模型的預(yù)測能力，該模型還包括年齡、性別和APOE4等位基因狀態(tài)，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測健康的人是否有可能在12年的隨訪期內(nèi)患上阿爾茨海默氏癥。研究人員也在尋找更普遍的神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性病變的標(biāo)志物。

根據(jù)瑞典哥德堡大學(xué)生物標(biāo)記研究人員亨瑞克·澤特伯里（Henrik Zetterberg）的說法，在過去的十年中，血液樣本中蛋白組學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展推動了爆炸式的研究，并帶來了頗有希望的結(jié)果。新技術(shù)包括澤特伯里與阿姆斯特丹自由大學(xué)醫(yī)學(xué)中心團隊合作研發(fā)的Simoa（現(xiàn)已商業(yè)化），以及靈敏度更高的質(zhì)譜分析。該領(lǐng)域的研究人員說，一經(jīng)驗證，這些候選標(biāo)記物很可能不僅用于阿爾茨海默氏癥的血液檢測，而是會用于多種專業(yè)檢測。一種或一組生物標(biāo)記物可能最適用于在癥狀出現(xiàn)前識別有罹患阿爾茨海默氏癥風(fēng)險的患者；另一種或另一組生物標(biāo)記物則有助于鑒定那些已經(jīng)開始表現(xiàn)出阿爾茨海默氏癥癥狀的病人；其他一些則用于跟蹤疾病進程；還有一些可用于揭示是什么機制驅(qū)動了某一個人的阿爾茨海默氏癥進程。

在明尼蘇達(dá)州羅徹斯特的梅奧診所研究神經(jīng)退行性疾病生物標(biāo)志物的米歇爾·米爾克（Michelle Mielke）表示：“當(dāng)我們試圖發(fā)現(xiàn)和識別這些生物標(biāo)記物時，我們也在試圖找出它們的去向，在這一點上，關(guān)于到底要用這些生物標(biāo)志物來做什么，我認(rèn)為我們還沒有最好的想法?！?/p>

消息人士告訴《科學(xué)家》雜志，在血液中發(fā)現(xiàn)的許多生物標(biāo)志物準(zhǔn)備用于臨床試驗之前，還有許多問題有待解決，更不用說應(yīng)用于臨床治療了。費根指出：“研究人員必須考慮的一個問題是個體差異。人是如此不同，（而且）還有很多事情我們甚至不知道如何控制統(tǒng)計分析?！崩纾挲g和APOE4攜帶者的狀態(tài)可以改變一些AD生物標(biāo)志物的水平，而與個體是否患有疾病無關(guān)。

此外，納入更新的、高靈敏度的測定方法以產(chǎn)生可靠的、可跨站點比較的結(jié)果，在技術(shù)上也存在挑戰(zhàn)。賓夕法尼亞大學(xué)病理學(xué)研究員萊斯利·肖（Leslie Shaw）是阿爾茨海默氏癥神經(jīng)成像計劃（ADNI）這一項目生物標(biāo)志物研究部分的共同負(fù)責(zé)人。他說，該項目是一個多中心的縱向項目，旨在識別AD的生物標(biāo)志物，目前該項目正在開發(fā)血液采集和樣本處理的標(biāo)準(zhǔn)方案，以確保這些步驟的差異不會影響檢測結(jié)果的可靠性。

另外，生物標(biāo)記物本身的檢測也需要被監(jiān)測以確保其一致性?！白鳛橐粋€實驗室，我們運行著數(shù)個國際標(biāo)準(zhǔn)化項目；我們與所有積極參與阿爾茨海默氏癥生物標(biāo)志物檢測的公司合作?！彼忉尩馈Ｔ跐商夭锟磥?，對這些項目的迫切需要本身就是朝著可靠的阿爾茨海默氏癥生物標(biāo)志物方向發(fā)展的積極跡象。他說：“開發(fā)這樣的檢測方法蘊含著巨大的商業(yè)利益，而且每種生物標(biāo)志物都有多個成熟的分析平臺，這讓它非常有希望成為一個可行的領(lǐng)域，并最終進入臨床應(yīng)用”。