阿爾茨海默病以Aβ和Tau為靶點的免疫療法研究進(jìn)展①

張 宇 付 璐（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，長春 130118）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜且病因尚未明確，目前市面上僅有5 種藥物獲得FDA 批準(zhǔn)，用于AD 的治療，但這些藥物都與神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)，僅能夠緩解癥狀，卻無法有效延緩疾病進(jìn)程。目前，研究者普遍認(rèn)為，β 淀粉樣蛋白（amyloid β，Aβ）或磷酸化微管結(jié)合蛋白（p-Tau）是AD 的主要致病物質(zhì)。以其為靶點的免疫療法主要是通過疫苗刺激機(jī)體產(chǎn)生靶標(biāo)抗體或直接給予治療性抗體對疾病進(jìn)行治療，能夠減輕AD 病理改變，有望延緩或者阻止AD 的疾病進(jìn)程。因此探究以Aβ 和Tau 為靶點的免疫療法對于更好預(yù)防治療AD具有重大意義。

1 AD

1.1 AD簡介 AD俗稱老年癡呆，是一種神經(jīng)退行性疾病，通常發(fā)病于老年期，是世界上最常見的癡呆形式。隨著人口老齡化速度的加快，AD 患病人數(shù)迅速增長，預(yù)計到2050 年，世界患此病人數(shù)將達(dá)到13 150 萬［1］。AD 的主要臨床表現(xiàn)為記憶力喪失、認(rèn)知能力下降、行為障礙等，在發(fā)病后的10～20年因并發(fā)癥而病死［2-4］。AD 患者腦中有三大病理學(xué)特征：Aβ聚積形成的淀粉樣斑塊沉積、p-Tau聚集而形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)和神經(jīng)元丟失［5］。目前，AD 的病因和發(fā)病機(jī)制尚未明確，研究者普遍認(rèn)為，Aβ 或p-Tau是AD的主要致病物質(zhì)［6-7］。

1.2 AD 發(fā)病機(jī)制 AD 的發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜。在過去的幾十年中，許多研究者對AD 的病因進(jìn)行了研究，并建立起很多假說來闡述AD 的發(fā)病致病機(jī)制［4，8］。而其中最主要和最被廣泛接受的集中假說分別為膽堿能學(xué)說、淀粉樣蛋白級聯(lián)假說與微管結(jié)合蛋白假說［9-11］。除了上述幾種主流假說外還有基因突變學(xué)說、自由基氧化脅迫學(xué)說、線粒體功能障礙假說以及神經(jīng)炎癥假說等［4，8］。其中膽堿能學(xué)說最早被提出并在臨床上得到應(yīng)用，而淀粉級聯(lián)假說和Tau 蛋白假說則是AD 免疫療法研究的依據(jù)與熱點［12］。

1.3 AD 免疫療法 針對AD 的免疫療法包括主動免疫和被動免疫2種。其中主動免疫是利用疫苗或者免疫原刺激機(jī)體產(chǎn)生靶向致病物質(zhì)的特異性抗體，具有免疫原性強(qiáng)、持續(xù)時間長等特點；被動免疫則是向體內(nèi)直接輸入抗體，具有靶點明確、起效快、安全性好等特點。這些免疫療法旨在清除AD 患者體內(nèi)的致病物質(zhì)、阻止致病物質(zhì)的聚集或者抑制致病物質(zhì)產(chǎn)生的神經(jīng)細(xì)胞毒性作用［13］。在過去的十幾年里，研究者展開了眾多以Aβ和Tau為靶點的免疫療法研究，并取得了一定成果［7，14］。

2 以Aβ為靶點的免疫療法

2.1 治療機(jī)制 在AD 研究的早期階段，大多數(shù)研究者認(rèn)為Aβ 是導(dǎo)致AD 發(fā)病的主要物質(zhì)。1998年LAMBERT 等［15］首次提出淀粉樣寡聚體假說，提出非纖維化的Aβ 寡聚體具有神經(jīng)毒性，能夠?qū)е律窠?jīng)細(xì)胞死亡。2010 年，STEFANI［16］發(fā)現(xiàn)淀粉樣蛋白可通過與細(xì)胞膜的相互作用產(chǎn)生細(xì)胞毒性。目前淀粉樣級聯(lián)假說受到人們的廣泛關(guān)注，該假說認(rèn)為Aβ 的聚集物，特別是其寡聚體形式，是產(chǎn)生神經(jīng)元毒性和觸發(fā)下游信號事件的主要物質(zhì)，還能夠?qū)е耇au 的過度磷酸化和神經(jīng)纖維纏結(jié)［17］。1997 年，SOLOMON 等［18］利用靶向Aβ N 端1～28 位氨基酸的抗體與Aβ 相結(jié)合，能夠使纖維分解，并恢復(fù)多肽的溶解度。說明單克隆抗體能夠干擾Aβ 的聚集，起到治療效果。最近的一些研究表明通過清除外周血的Aβ有助于緩解AD病情［19］。

2.2 Aβ 主動免疫療法 Aβ 主動免疫指通過接種疫苗刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體從而清除體內(nèi)Aβ 的免疫療法。SCHENK 等［20］在1999 年報道了首例體內(nèi)免疫實驗，利用Aβ42多肽對6周齡（發(fā)病前）以及11 月齡（病晚期）的AD 模型小鼠進(jìn)行免疫，結(jié)果顯示，對發(fā)病前AD 小鼠進(jìn)行免疫能夠阻止Aβ 斑塊的形成以及神經(jīng)營養(yǎng)不良的發(fā)展，并且能明顯降低模型小鼠AD 樣神經(jīng)病理程度，從而延緩疾病進(jìn)程。第1 個進(jìn)入臨床試驗的主動疫苗是AN1792，遺憾的是由于有受試者產(chǎn)生了非感染性腦膜腦炎而被迫中止［21］。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，這種腦膜腦炎是由于T細(xì)胞產(chǎn)生的免疫反應(yīng)引起的［22］。此后，人們則以不含T 細(xì)胞表位的Aβ1～15 以及更短的多肽做表位設(shè)計疫苗。在過去的18 年里，人們相繼開發(fā)了第一、第二和第三代Aβ主動疫苗，其中，第三代DNA 疫苗AV-1959D 是將編碼Aβ B 細(xì)胞表位（Aβ1～11）的基因融合至MultiTEP 平臺，該疫苗在小鼠、兔子和非人類靈長類動物中都能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生有效Aβ 抗體［23-26］。2019 年，YANG 等［27］以諾如病毒（Nov）p 顆粒為載體，以Aβ1～6 為表位，構(gòu)建了一種無標(biāo)記嵌合蛋白疫苗，該疫苗可以在不激活有害的Aβ 特異性T 細(xì)胞的情況下誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生強(qiáng)Aβ 特異性體液免疫應(yīng)答。2020 年FANG 等［28］報道了一種針對Aβ低聚物病理構(gòu)象的新型重組12×（Aβ1～15-Th）嵌合疫苗，該疫苗在AD 模型小鼠中顯示出明顯的神經(jīng)保護(hù)作用，是一種預(yù)防AD 的良好候選疫苗。同年我國學(xué)者SONG 等［29］開發(fā)出一種肽敏化樹突狀細(xì)胞疫苗，其以寡聚Aβ 為靶點，并能夠防止自身免疫反應(yīng)的發(fā)生。靶向Aβ 主動免疫療法的臨床試驗進(jìn)展情況如表1 所示，盡管其在動物水平上取得了良好的效果，但臨床試驗結(jié)果卻并不理想，該治療方法任重而道遠(yuǎn)。

表1 AD靶向Aβ主動免疫治療臨床試驗總結(jié)Tab.1 Clinical trial summary of targeted Aβ active immunotherapy for AD

2.3 Aβ 被動免疫療法 以Aβ 為靶點的被動免疫療法是通過靜脈注射特異性抗體以清除患者腦中的Aβ。從2016 年1 月至2019 年10 月共有17 個Aβ被動免疫治療的臨床試驗報道。其中有8項試驗沒有達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，并有5項試驗在完成前中斷［37］。Solanezumab 已經(jīng)進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗，由于未達(dá)到預(yù)期的治療而宣布失敗。實驗結(jié)果顯示，雖然Solanezumab 治療效果并不理想，但對AD 患者的認(rèn)知下降具有一定的緩解作用。因此，研究者準(zhǔn)備對該疫苗的無癥狀A(yù)D 患者重新進(jìn)行Ⅲ臨床試驗［38-39］。值得注意的是，Biogen 公司研發(fā)的Aducanumab 抗體對于AD 患者具有較好的治療效果，并于2019 年宣布向FDA 申請對Aducanumab 單抗的營銷批準(zhǔn)［40］。2018年我國學(xué)者HU 等［41］設(shè)計了一種新的單鏈可變片段（SCFV）單克隆抗Aβ31～35 抗體（SCFV17），這種抗體能夠特異性地識別細(xì)胞外Aβ，通過調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞因子和Aβ相關(guān)酶，有效減輕APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的病理損傷，為AD免疫治療提供一種新選擇。此外，2020年，ACERO 等［42］設(shè)計了一種全新的單克隆抗體3B8，該抗體識別AD患者和3xTg-AD轉(zhuǎn)基因小鼠腦組織中Aβn3（PE）和3～42中存在的2個構(gòu)象表位，可能有助于未來AD的治療和診斷。同年HETTMANN等［43］報道了另一種臨床候選疫苗pbd-c06，該抗體是基于一種能與pglu3-Aβ 單體、寡聚體和纖維結(jié)合具有高特異性的小鼠前體抗體。pbd-c06 能夠避免補(bǔ)體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，以降低臨床上血管生成性水腫的風(fēng)險。以上結(jié)果為開發(fā)抗Aβ 抗體提供了有力支持，但是Aβ 被動免疫療法依舊存在一些問題需要解決。比如如何提高疫苗的安全性，如何解決抗體的劑量依賴性等問題。Aβ 被動免疫療法的臨床試驗進(jìn)展如表2所示。

表2 AD靶向Aβ被動免疫治療臨床試驗總結(jié)Tab.2 Clinical trial summary of targeted Aβ passive immunotherapy for AD

3 以Tau蛋白為靶點的免疫療法

3.1 治療機(jī)制 AD 的第二大病理特征是磷酸化Tau 蛋白形成的神經(jīng)元纏結(jié)。隨著人們對AD 發(fā)病機(jī)制研究的深入，Tau 蛋白逐漸進(jìn)入研究中心，成為研究的熱點［48］。Tau 是一種微管相關(guān)蛋白，主要存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元中，在星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中也有表達(dá)［49］。Tau 能通過特殊的結(jié)合位點（3R 和4R 區(qū)域）與微管結(jié)合起到穩(wěn)定微管的作用。保持微管的穩(wěn)定性，對保持細(xì)胞骨架和軸突運(yùn)輸?shù)耐暾云鹬匾饔?。到目前為止，至少已?jīng)鑒定出31 個具有生理功能的磷酸化位點。而其他位點（例如Ser235、Ser 262、Ser 293、Ser 324、Ser 356和Thr 231）的磷酸化可能導(dǎo)致Tau 的病理性過度磷酸化。過度磷酸化的Tau 與微管的相互作用喪失，并作為神經(jīng)原纖維纏結(jié)（neurotibrillary tangles，NFTs）在神經(jīng)元中積累［50-52］。此外，Tau 聚集體能夠阻礙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體的功能，導(dǎo)致氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，進(jìn)而放大Tau 聚集［53］。目前的免疫治療包括防止病理性Tau聚集、穩(wěn)定微管和阻斷Tau磷酸化。

3.2 Tau主動免疫療法 人類首個靶向Tau的疫苗是AADvac1，該疫苗針對Tau 蛋白的3 個位點pThr23、pThr217、pThr181。該疫苗是以鑰孔戚血藍(lán)蛋白（KLH）為載體，旨在誘導(dǎo)產(chǎn)生靶向Tau-Tau 相互作用的抗體DC8E8［54］。2013 年NOVAK 等［55］在奧地利開展了AADvac1 的Ⅰ期臨床試驗。主要治療輕度至中度的50～85歲AD患者。實驗結(jié)果顯示，在30例參與者中，29例產(chǎn)生了IgG 免疫反應(yīng)，AADvac1具有良好的安全性和免疫原性。隨后，開展了AADvac1 的Ⅱ期臨床試驗，其結(jié)果尚未公布。ACI-35 是一種以脂質(zhì)體為基礎(chǔ)的疫苗，該疫苗含有一種合成的磷酸化肽，用于模擬PS396/PS404處Tau蛋白的磷酸化表位。2013 年THEUNIS 等［56］利用該疫苗分別對野生型以及Tau-p301L AD 模型小鼠進(jìn)行免疫，結(jié)果顯示，疫苗能夠在野生型小鼠以及Taup301L AD 模型小鼠中誘導(dǎo)產(chǎn)生強(qiáng)有力的抗體反應(yīng)，且沒有引起炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)出良好的安全性［57］。靶向Tau 的主動免疫療法雖然興起得比較晚，但在AD的治療方面顯示出了極大的優(yōu)勢［46-47］。目前靶向Tau蛋白的主動免疫療法臨床進(jìn)展情況如表3所示。

表3 AD靶向Tau主動免疫治療臨床試驗總結(jié)Tab.3 Clinical trial summary of targeted Tau active immunotherapy for AD

3.3 Tau 被動免疫療法 靶向p-Tau 的被動免疫是通過抗體識別病理p-Tau，從而降低病理p-Tau 聚集、阻斷其傳播或者對其進(jìn)行清除。被動免疫與主動免疫相比，具有更好的特異性，并降低了免疫的不良反應(yīng)［58］。

BIIB092 是人源化的IgG4 單克隆抗Tau 抗體，該抗體能夠識別Tau 的N 端序列，從而降低腦脊髓液中游離Tau 的水平［59-60］。該抗體目前正在進(jìn)行Ⅱ期臨床試驗［50-51］。ABBV-8E12 是一種針對病理Tau 聚集體的單克隆抗體，該抗體可以識別Tau 的N 端序列，初步研究表明，在p301sTau 轉(zhuǎn)基因小鼠中，ABBV-8E12 單克隆抗體能夠顯著降低小鼠腦神經(jīng)原纖維病理和不溶性Tau含量。第一階段臨床試驗中對30 例進(jìn)行性核上性麻痹患者進(jìn)行了單一劑量ABBV-8E12的測試，ABBV-8E12表現(xiàn)出良好的安全性和耐受性。在Ⅱ期臨床試驗中利用輕度AD 患者，評估了多劑量ABBV-8E12的安全性和長期耐受性，并評估其延緩認(rèn)知能力下降的能力，這項研究預(yù)計將于2021年完成［61-62］。RO7105705是一種靶向人Tau 所有6 種亞型N 端的單克隆抗體，對Tau 單體以及寡聚體均有較好的靶向性，臨床前實驗顯示RO7105705 減少了p301L Tau 轉(zhuǎn)基因小鼠腦中的Tau 病理和血漿Tau 水平，并在2016 年進(jìn)行的Ⅰ期臨床試驗中顯示出了良好的安全性。隨后，RO7105705 抗體進(jìn)入了Ⅱ期臨床試驗，這項研究預(yù)計到2021 年完成［63］。綜上所述，目前以Tau 為靶點的免疫療法已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，而越來越多的研究表明Tau 與AD 的相關(guān)性優(yōu)于Aβ，因此Tau 免疫療法前景廣闊。靶向Tau蛋白的被動免疫療法臨床進(jìn)展情況如表4所示。

表4 AD靶向Tau被動免疫治療臨床試驗總結(jié)Tab.4 Clinical trial summary of targeted Tau immunotherapy for AD

4 展望

免疫療法對于改善AD 的病理進(jìn)程具有顯著效果，尤其是以Aβ和Tau為靶點的免疫療法能夠顯著改善AD 模型小鼠的認(rèn)知。但是隨著對AD 致病物質(zhì)研究逐步深入，人們發(fā)現(xiàn)Aβ以及Tau蛋白有多種不同聚集形式，更有研究者指出，Aβ 具有一定生理學(xué)功能。因此，如何使AD 免疫療法能夠準(zhǔn)確作用于具有致病力的Aβ 與Tau，從而提高AD 免疫療法的有效性與安全性依舊是未來的研究重點。此外，越來越多的研究表明AD 是一種復(fù)雜的多因素疾病，除病理蛋白外，疾病的級聯(lián)反應(yīng)還涉及炎癥和遺傳因素，這些因素會加劇疾病的惡性循環(huán)，因此很難用單一治療方法來阻止或預(yù)防疾病的進(jìn)展。需要利用聯(lián)合免疫的治療方法來克服該病的復(fù)雜性，未來雙靶點和多靶點免疫療法將成為AD 免疫療法的發(fā)展趨勢。而針對Aβ 和Tau 的聯(lián)合免疫具有很大的治療潛力，很多研究正在進(jìn)行中。由于AD 的病灶在腦部，對于AD 免疫療法來說，抗體的血腦屏障透過率對于抗體是否可以在體內(nèi)發(fā)揮作用有著關(guān)鍵作用，通過改造抗體來增加血腦屏障透過率也將成為免疫療法未來的發(fā)展趨勢之一?？傮w而言，AD 免疫療法具有深遠(yuǎn)前景，同樣面臨著巨大挑戰(zhàn)。探究AD 的發(fā)病機(jī)制，找到合適的治療靶點及干預(yù)時機(jī)，研發(fā)出安全有效的AD 治療藥物仍需后續(xù)研究。