肌萎縮側索硬化癥發病機制及藥物研究進展

周昱君,陳秋宇,孫 卓,唐婧姝,蘭嘉琦,吳 鐳,彭 英

(中國醫學科學院北京協和醫學院藥物研究所,北京 100050)

肌萎縮側索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是運動神經元疾病中最為常見的類型,起病隱匿,臨床表現為上、下運動神經元合并受損的特征。ALS患者的首發癥狀常為肢體力弱、構音障礙和吞咽困難,進而出現進行性加重的肌無力、肌萎縮、肌束震顫、延髓麻痹和錐體束征,有少數患者也可出現體質量減輕、認知障礙及情緒失常等不典型癥狀。患者通常在起病3～5年后死于呼吸肌麻痹、呼吸衰竭。

ALS患病率約為(4.1～8.4)/10萬[1],男性多于女性。其中散發性ALS(sporadic amyotrophic lateral sclerosis,sALS)約占ALS患者的0.90～0.95,家族性ALS(familial amyotrophic lateral sclerosis,fALS)約占0.05～0.10。

1 ALS相關發病機制

ALS的發病機制目前研究仍不明確,眾多研究表明ALS發病和進展與基因突變、錯誤折疊蛋白聚集、氧化應激損傷、線粒體功能障礙、谷氨酸興奮性毒性、軸突運輸異常、神經炎癥、RNA代謝異常等機制密切相關[2-3]。

1.1 基因突變和錯誤折疊蛋白聚集目前已發現超過100種ALS致病或疾病修飾基因,最常見的基因突變包括超氧化物歧化酶1(Cu/Zn superoxide dismutase 1,SOD1),9號染色體開放閱讀框72(chromosome 9 open reading frame 72,C9orf72),TAR DNA結合蛋白43(TAR DNA-binding protein 43,TDP-43)以及肉瘤融合基因(fused in sarcoma,FUS)等。

錯誤折疊蛋白聚集是ALS中的常見特征,包括TDP-43、FUS、SOD1以及C9orf72重復擴增等,眾多研究認為這些異常蛋白聚集可能通過“loss of function,功能缺失”以及“gain of function,功能增強”對神經元造成損傷。

SOD1是研究最多的ALS相關基因,約占fALS患者的0.20和sALS患者的0.07[4]。作為細胞內重要的抗氧化酶,SOD1主要定位于細胞質和線粒體內膜間隙,可保護細胞抵抗毒性活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)攻擊。目前在ALS患者的SOD1基因中已經發現了超過180種基因變異,常見突變有D90A、A4V和G93A等,SOD1突變導致其蛋白構象改變進而形成毒性聚集體,引起細胞氧化應激損傷。

TDP-43蛋白包含一個帶有核定位序列信號的N末端區域,兩個RNA識別模體和一段核輸出信號的C末端區域。TARDBP基因突變約占fALS的0.05和sALS的0.01[5],常見的錯義突變有A382T、M337V、A315T、Q331K、D169G、G294A、G294V和Q343R。TARDBP突變增加了TDP-43蛋白的聚集傾向和胞漿錯誤定位、引起TDP-43蛋白穩定性改變,并影響TDP-43蛋白與其他蛋白的相互作用。

TDP-43主要位于細胞核,并在胞核胞漿之間穿梭以完成mRNA剪接、RNA代謝功能以及mRNA翻譯等生理功能。ALS患者的脊髓與大腦神經元中,胞漿部分TDP-43水平異常增加,形成胞漿TDP-43包涵體,并導致TDP-43無法正常完成其生理功能,通過“功能缺失”以及“功能增強”的方式對神經細胞產生毒性作用,包括損害線粒體功能、影響微管運輸等。TDP-43 C末端區域具有無序且易于聚集的特點,與ALS相關的突變以及磷酸化位點大多集中在該區域,且與病理樣TDP-43的傳播有關。由TDP-43產生的25-35 ku C末端片段是ALS腦組織中包涵體的主要成分,具有高度細胞毒性[6]。此外,磷酸化與泛素化是最常見TDP-43的病理性翻譯后修飾方式[7]。TDP-43磷酸化與其在神經元細胞中增加的胞漿錯誤定位和聚集的病理性變化有關。

FUS也是一種DNA/RNA結合蛋白,FUS突變約占fALS的0.04以及sALS的0.01,往往與早期發病型ALS有關[8]。生理條件下,FUS主要定位于細胞核,可在胞核胞漿之間穿梭參與調節DNA修復、轉錄、剪接以及miRNA加工等多種生物學過程。ALS中有關FUS的發病機制仍不明確,可能和FUS聚集體的毒性功能,或者FUS錯誤定位有關。

C9orf72中的六核苷酸重復(GGGGCC,G4C2)擴增約占fALS的0.40。G4C2重復序列數目一般在2～25個拷貝數之間,而C9-ALS/FTD患者G4C2重復序列數目可達到成百甚至上千個拷貝數[9-10]。C9orf72中的六核苷酸重復可導致細胞毒性。C9orf72mRNA可在C9-ALS/FTD患者的大腦、脊髓中積累,包含這種重復擴增序列的RNA轉錄本可形成離散的核結構,與多種RNA結合蛋白相互作用,進而導致這些蛋白無法發揮其正常功能而影響細胞生命活動進行。其次,C9orf72可形成長而重復的RNA,其編碼的二肽重復蛋白可在CNS系統中形成包涵體,具有明顯細胞毒性。

1.2 氧化應激氧化應激在ALS發病機制中起關鍵作用,在ALS患者以及SOD1-G39A轉基因小鼠等ALS模型中,都檢測到大量氧化應激指標升高的現象,如脂質過氧化損傷、蛋白氧化損傷、DNA氧化損傷以及氧自由基、氧化修飾蛋白、應激相關蛋白等。

核因子E2相關因子(nuclear factor erythroid-2 related factor 2,NRF2)抗氧化功能在ALS中受損,ALS患者運動皮層以及脊髓組織的尸檢結果顯示,NFE2L2mRNA水平以及NRF2蛋白水平均顯著下調。此外,具有NRF2激動效應的化合物在ALS細胞、動物模型中展現出一定保護作用。GSH抗氧化系統在ROS、毒性物質清除以及被氧化蛋白修復等方面扮演重要角色。ALS中存在GSH代謝失衡,機體GSH穩態失衡進而導致氧化應激損傷加劇,最終加速ALS進展。氧化應激狀態會放大ALS疾病中的其他病理過程。ROS水平過高會導致大量谷氨酸在突觸累積,增加Ca2+內流進入運動神經元以及線粒體,損傷線粒體功能。

1.3 線粒體功能障礙線粒體屬于易受攻擊的細胞器,線粒體結構改變以及功能受損是ALS病理過程中的關鍵環節。據報道,ALS患者脊髓中線粒體發生了明顯的改變,包括異常的細胞分布、線粒體腫脹和空泡化、線粒體發生相關基因轉錄水平下降、線粒體DNA拷貝數減少、線粒體呼吸鏈復合物活性降低以及其他線粒體酶活性降低等[11]。TDP-43-fALS患者成纖維細胞中同樣發現線粒體分裂異常增加。ALS中線粒體功能受損主要包括線粒體相關蛋白失調、線粒體ROS增加、ATP產生減少、線粒體質量控制受損等。

病理條件下線粒體穩態遭到破壞時,細胞能量供應不足,大量線粒體ROS產生,級聯放大氧化應激及谷氨酸興奮性毒性等引起的ALS相關病理損傷,線粒體本身功能亦會進一步受損,形成惡性循環。

1.4 谷氨酸興奮性氨基酸毒性谷氨酸興奮性毒性是由于谷氨酸攝取和轉運機制缺陷所致,神經元Ca2+攝入過多進一步導致下游線粒體功能障礙和ROS產生增加,加劇氧化應激損傷,也導致星形膠質細胞對谷氨酸攝取能力下降。細胞外谷氨酸堆積增加了神經元的興奮毒作用。與來自同一區域的背角神經元相比,脊髓運動神經元的GluR2表達降低,因此AMPA受體Ca2+通透性增加,這可能與ALS疾病中選擇性損傷運動神經元有關。此外有研究發現,sALS患者具有GluR2 RNA編輯功能缺陷,ALS患者腦脊液以及血清中均發現谷氨酸水平顯著提高[12]。SOD1-G93A轉基因小鼠在發生運動神經元變性、起病前2-3個月即可檢測到谷氨酸釋放增加、運動神經元以及中間神經元過度興奮等現象。體內外實驗均證實,SOD1突變可引起星形膠質細胞GluR2表達降低,從而降低其抵抗谷氨酸興奮性毒性的能力。

1.5 神經炎癥在sALS以及fALS患者中,神經炎癥以星形膠質細胞和小膠質細胞激活為主要特點,伴隨一定程度的外周免疫細胞浸潤及炎癥因子升高,患者CNS中運動區域受到神經炎癥干擾而功能受損。小膠質細胞是CNS系統中主動免疫防御系統的主要方式,激活的小膠質細胞釋放一系列促炎癥因子(如TNF-α、IL-1β、IL-12、IFN-γ等)、促有絲分裂因子(如MCP-1、M-CSF)、神經營養因子(如IGF-1)、抗炎因子(如TGF-β)以及趨化因子(如CCL5)[13],并損傷運動神經元。當小膠質細胞不足以清除細胞內毒性物質時,將進一步募集星形膠質細胞以及少突膠質細胞,激活的小膠質所分泌的細胞因子進一步誘導A1型激活的星形膠質細胞,從而引發持續的炎癥反應,導致ALS中神經元死亡。

1.6 軸突運輸障礙軸突運輸對運動神經元細胞生理活動的進行是非常關鍵的。在sALS以及fALS患者中有神經絲網絡破壞的報道,且ALS患者軸突運輸的初始階段被發現具有軸突腫脹現象,腫脹的成分包括線粒體、囊泡、神經絲以及溶酶體等[14]。ALS患者及動物模型中均存在逆向軸突運輸障礙,是ALS最早期的病理變化之一,并且明顯早于臨床癥狀。綜上,軸突運輸障礙會影響運動神經元線粒體代謝以及變性、蛋白質降解以及RNA轉運等眾多過程,在ALS疾病發生進展中發揮一定作用。

2 ALS藥物研究進展

2.1 已上市藥物鑒于ALS疾病的復雜性、患者數量有限以及臨床前研究模擬受限等原因,目前僅有3種藥物通過了美國食品及藥品管理局(Food and Drug Administration,FDA)批準,應用于ALS治療,分別為利魯唑、依達拉奉和Relyvrio。

利魯唑于1995年12月獲得FDA批準應用于ALS的治療,成為第一個獲得FDA批準應用于治療ALS的藥物。利魯唑抑制谷氨酸釋放、增加電壓依賴型鈉離子通道失活、抑制蛋白激酶C、干擾遞質與興奮性氨基酸受體結合后所產生的各種細胞響應[15]。

依達拉奉作為一款抗氧化的神經保護藥物,最初應用于腦梗死急性期治療,2015年在日本和韓國被批準應用于ALS治療,2017年被FDA批準,2019年被我國藥品監督管理局(National Medical Products Administration,NMPA)批準。在隨機、雙盲的臨床Ⅲ期試驗中,與安慰劑組相比,依達拉奉治療可顯著改善ALS功能評估量表(amyotrophic lateral sclerosis functional rating scale,ALSFRS-R)評分,但程度有限[16]。近日,FDA批準三菱田邊制藥公司開發的依達拉奉口服混懸劑用于治療ALS成人患者。同時此公司正在開發另一款口服依達拉奉制劑,處于臨床Ⅲb階段。依達拉奉可有效清除受損細胞膜釋放的大量過氧自由基,抑制小膠質細胞過度激活,清除ONOO-以及·OH,保護健康神經元[17]。近年來,我國在ALS藥物研發方面也取得了很大進展。2022年9月,北京天壇醫院與南京百鑫愉醫藥有限公司合作研發的依達拉奉舌下片獲NMPA批準上市。

Relyvrio是由苯丁酸鈉和?；撬岫冀M成的復方口服制劑,由Amylyx Pharmaceuticals公司研發,2022年9月FDA批準上市。Relyvrio通過改善細胞內質網和線粒體功能紊亂而延緩神經元死亡,臨床研究顯示其能顯著延緩ALS疾病進展并延長患者生存期[18]。

甲磺酸馬賽替尼為AB Science公司研發的一款口服酪氨酸激酶抑制劑,對集落刺激因子1受體、c-kit以及血小板衍生生長因子受體等均表現出抑制作用,可通過抑制肥大細胞活性、小膠質細胞激活以及中性粒細胞浸潤而發揮抗炎作用,并改善軸突病理。馬賽替尼可減緩SOD1-G93A轉基因大鼠的神經炎癥并減緩ALS疾病進展[19]。FDA以及歐洲藥物管理局(European Medicines Agency,EMA)均授予馬賽替尼治療ALS孤兒藥資格,并先后于西班牙、丹麥、法國和德國等國家開展Ⅲ期臨床試驗,EMA于2022年8月批準其附條件上市。

此外,NeuroNATA-R是韓國Corestem公司提供的干細胞療法,為自體骨髓間充質干細胞,已于韓國上市。

Tofersen是Ionis Pharmaceuticals公司研發的一類反義寡核苷酸類藥物(antisense oligonucleotides,ASOs)藥物,是一款SOD1表達抑制劑,Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗結果表明,Tofersen可降低SOD1-ALS患者CNS中SOD1水平、腦脊液中磷酸化神經絲蛋白重鏈水平,并且可使患者獲得更好的ALSFRS-R評分[20],Tofersen已于2021年在澳大利亞、比利時和巴西等國家開展Ⅲ期臨床試驗,雖然渤健公布此項研究沒有達到主要終點,但在生物活性和臨床功能的多個次要終點和探索性測定中發現了有利于Tofersen的趨勢[21]。2022年7月,FDA已接受Tofersen的新藥上市申請且授予其優先審評資格,用于治療SOD1-ALS。

2.2 臨床研究藥物

2.2.1抗氧化應激損傷 氧化應激損傷是很多神經退行性疾病包括ALS共同存在的致病機制,其很可能作為重要病理機制參與到ALS發病以及進展中,因此靶向氧化應激損傷是ALS藥物研發的一個重要方向。

RT-001是一款Retrotope公司研發的化學穩定不飽和脂肪酸類藥物,具有抗氧化作用,可減少線粒體損傷以及脂質過氧化損傷。該藥物于2021年在愛沙尼亞、荷蘭和瑞典等國家開展ALS的臨床Ⅱ期試驗。Cu(Ⅱ)-ATSM是一款神經調節劑,同時具有抗氧化作用,可改善SOD1-G37R小鼠運動功能并延長其生存期,正在開展治療ALS的Ⅲ期臨床研究。Verdiperstat是一款髓過氧化物酶抑制劑,可改善中樞神經系統病理性氧化應激損傷和炎癥,目前處于治療ALS的Ⅲ期臨床狀態。

應用于帕金森病(Parkinson’s disease,PD)治療的多巴胺受體拮抗劑類藥物在ALS中同樣展現出一定治療作用。普拉克索在動物以及細胞實驗中可減少氧化應激損傷并發揮神經保護作用,在Ⅱ期臨床試驗中可顯著降低sALS患者氧自由基產生。右旋普拉克索作為普拉克索的光學異構體,對多巴胺受體親和力低于普拉克索,并可顯著延長SOD1-G93A轉基因小鼠生存期,但在Ⅲ期臨床試驗中并未使患者明顯獲益。另外一款多巴胺受體拮抗劑溴麥角環肽具有較強的自由基清除能力,在SOD1-H46R ALS動物模型中可減少氧化應激損傷,并且在臨床Ⅱa試驗結果中對患者運動神經功能有所改善,后續將展開臨床Ⅱb或者Ⅲ期試驗。另外一款應用于PD治療的藥物雷沙吉蘭,屬于單胺氧化酶-B抑制劑,具有明顯的抗氧化以及抗凋亡活性,單獨使用或與利魯唑協同使用時均可改善SOD1-G93A轉基因小鼠的運動功能及生存期,但在臨床Ⅱ期試驗中未能顯著提高患者生存期。

甲鈷胺是一種活性維生素B12,被認為可降低同型半胱氨酸的神經毒性,已完成ALS臨床Ⅲ期試驗,盡管關鍵次要終點并無改善,但對早期ALS患者ALSFRS-R下降有一定減緩作用[22]。此外,Crisdesalazine也可通過抗氧化產生保護作用,目前處于臨床Ⅰ期試驗狀態。

2.2.2靶向蛋白聚集體 SOD1、TDP43、FUS/TLS以及C9orf72造成的相關ALS病理均與錯誤折疊蛋白聚集有關。因此,靶向降低錯誤折疊蛋白水平是一大研究方向。

ION-363為Ionis Pharmaceuticals公司研發的ASOs藥物,是一款FUS表達抑制劑,該藥物減緩了FUS-ALS小鼠模型中運動神經元的退行性變化,目前處于臨床Ⅲ期試驗狀態。此外,WAVE Life Sciences公司研發的WVE-004是抑制C9orf72(突變體)表達的ASOs藥物(單鏈,RNA),已在多個國家開展臨床Ⅱ期研究,應用于ALS以及FTD的治療。Apic Bio公司研發的微小RNA單鏈寡核苷酸類基因療法APB-102,機制為SOD1抑制劑,已于2021年在美國開展Ⅰ期臨床試驗。

共濟失調蛋白2(ataxin-2,ATXN2)中間重復序列的擴增會增加ALS的風險。由Biogen研發的ASOs藥物BIIB105可結合ATXN2的mRNA,介導ATXN2的降解,有望降低其蛋白水平并可能減緩ALS人群的疾病進展,目前正處于臨床Ⅱ期階段。二甲雙胍能抑制蛋白激酶R的水平,從而降低C9-ALS/FTD小鼠機體中由C9orf72重復擴增突變產生的重復相關的非AUG蛋白的表達水平并改善疾病癥狀,目前已開展對C9-ALS/FTD患者的臨床Ⅱ期試驗。

研究發現,mTOR抑制劑可調節自噬小體的形成、促進自噬,有利于毒性蛋白聚集體的清除。雷帕霉素可激活自噬通路,減少錯誤折疊蛋白介導的毒性作用,在ALS細胞、動物模型中表現出明顯的保護作用,目前已進入治療ALS的臨床Ⅱ期試驗階段。海藻糖是Seelos Therapeutics公司開發設計的一款藥理伴侶類藥物,可通過激活自噬促進TDP-43細胞模型中毒性蛋白聚集體的清除,可減少SOD1-G93A動物模型中突變型SOD1的表達并減輕小鼠早期運動功能障礙[23],2020年FDA授予海藻糖ALS孤兒藥資格,于2022年在美國開展Ⅲ期臨床試驗。鋰是一款靶向糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK-3β)并已應用于治療抑郁癥的藥物,在SOD1-G93A小鼠模型中可激活自噬并改善小鼠存活,但在臨床試驗中未能提高利魯唑療效。丙戊酸鈉主要應用于癲癇的治療,在ALS細胞以及動物模型中均表現出一定保護作用,但在臨床試驗中未能使ALS患者明顯受益。然而鋰與丙戊酸鈉合并用藥卻能改善患者存活、表現出神經保護作用。已有研究證明,GSK-3β抑制劑可減少TDP-43的異常磷酸化,幫助恢復這種核蛋白的內穩態。Tideglusib是由Noscira研發的一種內部設計的非ATP競爭性GSK-3β抑制劑,在不同的神經退行性模型中顯示出神經保護、抗炎等作用。目前該藥物于2021年在瑞士開展臨床Ⅱ期試驗。

熱休克蛋白(heat shock protein,HSP)誘導劑可減輕蛋白聚集體的毒性損傷。Arimoclomol是一款HSP70誘導劑,可顯著延緩SOD1-G93A小鼠發病、提高SOD1-G93A小鼠生存期并提高其神經-肌肉相關功能,在治療SOD1突變型ALS的臨床Ⅱ期實驗中取得較好的療效,于2018年第2次開展Ⅲ期臨床試驗,數據暫未披露。秋水仙堿可提高HSP8表達水平,在sALS中可減少錯誤折疊導致的TDP-43蛋白聚集,并減少運動神經元死亡,于2019年在意大利開展臨床Ⅱ期試驗。RNS-60是由Revalesio研發的一種HSP90調節劑和G蛋白偶聯受體調節劑,目前正處于治療ALS的臨床Ⅱ期階段。

2.2.3靶向線粒體障礙 奧利索西是一款由羅氏開發的神經保護劑,可通過連接線粒體通透性轉換孔,促進神經元存活,提高SOD1-G93A轉基因小鼠運動功能,延緩其發病,延長其生存期,但在Ⅲ期臨床試驗中失敗。氫溴酸右美沙芬與硫酸奎尼丁是由Avanir Pharma公司研發的一種復方藥物,目前臨床應用于假性延髓麻痹治療。據報道,氫溴酸右美沙芬可維持ATP含量以及線粒體膜電位、減少ROS帶來的細胞損傷,具有線粒體保護作用,同時作為一款NMDA受體拮抗劑,有利于減少谷氨酸興奮性毒性損傷,減少神經細胞死亡。單獨使用氫溴酸右美沙芬未能改善ALS患者存活率,但與硫酸奎尼丁聯合用藥可以改善患者假性延髓癥狀以及延髓癥狀[24],目前該聯合藥物處于Ⅱ期臨床研究階段。Cutamesine hydrochloride是一款神經Sigma-1受體激動劑,可結合至內質網和細胞膜的離子通道及蛋白,穩定線粒體并調節鈣流,維持細胞能量平衡,并在SOD1-G93A轉基因小鼠中表現出穩定線粒體、減少神經細胞凋亡的保護作用,目前該藥物應用于治療ALS處于Ⅰ期臨床研究階段。硝酮嗪是一款由暨南大學和廣州喜鵲醫藥有限公司研發的小分子藥物,硝酮嗪具有高效的自由基清除能力,可提高線粒體抗氧化功能,增加ATP產生,保護線粒體,同時減少SOD1表達,延緩SOD1-G93A小鼠發病,提高其運動功能,減緩神經元丟失,減少膠質細胞激活并改善骨骼肌退行改變。該藥物已于2020年在中國開展Ⅱ期臨床試驗,2021年在美國開展Ⅰ期臨床試驗。鹽酸曲美他嗪是一款用于治療心絞痛和梅埃癥的小分子藥物。目前有研究表明,鹽酸曲美他嗪可延緩SOD1-G93A小鼠運動功能,改善其肌肉表現和代謝,并顯著延長總生存期。此外,曲美他嗪還可預防神經肌肉連接的變性,減少運動神經元的丟失,減少脊髓和周圍神經的神經炎癥。其治療作用可能是基于改善骨骼肌和脊髓線粒體功能。鹽酸曲美他嗪于2021年在澳大利亞、荷蘭和英國等國家開展Ⅱ期臨床試驗,用于治療ALS和運動神經元病。丁苯酞是石藥集團與中國醫學科學院藥物研究所合作開發的抗缺血性腦卒中一類新藥,2005年上市后取得了顯著的臨床效果。丁苯酞具有改善線粒體功能、抑制氧化損傷的作用,于2018年2月28日通過FDA ALS孤兒藥資格認定,臨床前數據表明,丁苯酞可改善ALS動物生存,減緩神經元丟失,并減少膠質細胞激活。目前丁苯酞正在進行ALS的Ⅱ期臨床研究。

2.2.4抵抗谷氨酸介導的興奮性毒性 他侖帕奈是一款非競爭型AMPA受體阻滯劑。在SOD1-G93A轉基因小鼠發病早期階段具有一定治療作用,可降低升高的Ca2+水平和興奮性毒性[25]。該藥物目前處于Ⅱ期臨床階段,他侖帕奈對于ALSFRS-R及肌肉力量降低具有減緩趨勢,且具有較好的耐受性。另一款AMPA受體阻滯劑吡侖帕奈,在ALS動物模型中可延緩疾病進展,提高前角細胞數目,但該藥物在開放標簽的臨床試驗中與副作用事件的發生具有相關性。在一項臨床Ⅱ期試驗研究中,給予吡侖帕奈治療可改善ALSFRS-R評分,但伴隨少量副作用的發生[26]。

某些β-內酰胺類抗生素在ALS治療中表現出一定的改善作用,其中頭孢曲松可通過上調谷氨酸轉運體GLT1活性,降低谷氨酸濃度,減少運動神經元損傷,延長SOD1-G93A小鼠生存期,但未能在Ⅲ期臨床試驗中表現出有效性。

美西律是一種鈉離子通道阻滯劑,主要應用于心律失常以及肌強直的治療,可減少SOD1-G93A蛋白介導的運動神經元損傷,有效控制ALS中的肌肉痙攣癥狀。鈣離子通道阻滯劑可通過控制Ca2+內流進入受損傷的運動神經元而減少谷氨酸興奮性毒性,但兩款該類藥物維拉帕米和尼莫地平都未能在臨床試驗中通過藥效學驗證。

2.2.5減少神經炎癥 異丁司特是巨噬細胞移動抑制因子抑制劑、白三烯受體拮抗劑,可抑制小膠質細胞激活,減少神經細胞死亡,具有抗炎作用。此外,研究結果表明異丁司特可促進TDP-43蛋白以及SOD1蛋白聚集體的清除,該藥物應用于ALS治療已進入Ⅲ期臨床研究階段。NP001是一款新型小分子藥物,具有抗炎作用,目前該藥物處于Ⅱ期臨床研究狀態。伊曲茶堿是一種腺苷受體2A拮抗劑,2013年全球批準上市,用于治療PD,2022年在美國開展ALS的Ⅱ期臨床試驗。受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸-蛋白激酶1(receptor interacting serine threonine kinase 1,RIPK1)可調節全身組織中的炎癥和細胞死亡。在ALS和多發性硬化癥的臨床前模型中,抑制RIPK1活性可以延緩疾病進展。由賽諾菲和Denali公司研發的SAR443820是一種新型的CNS滲透性小分子RIPK1抑制劑,具有穿越血腦屏障的潛力。目前已在全球和中國開展臨床Ⅱ期試驗,且美國FDA已經授予SAR443820治療ALS的快速通道資格。ANX-005是一種單克隆抗體,通過靜脈給藥可抑制C1q和整個經典補體途徑,目前正處于治療ALS的臨床Ⅱ期階段。Latozinemab、Atibuclimab、Tegoprubart也同樣屬于抗體類藥物,目前均處于臨床Ⅱ期試驗階段。此外,已作為治療陣發性血紅蛋白尿癥的Pegcetacoplan是一種補體C3抑制劑,旨在調節補體的過度激活,目前已由Apellis Pharmaceuticals Inc在澳大利亞、比利時和法國等國家和地區開展治療ALS的臨床Ⅱ期試驗。

2.2.6靶向軸突運輸以及軸突退行性改變 Rho激酶(Rho kinase,ROCK)對于高水平肌動蛋白的形成以及減少肌動蛋白更新起重要作用,可破壞細胞生長與軸突再生。甲磺酸法舒地爾是一款ROCK抑制劑,可延緩SOD1-G93A轉基因小鼠發病、延長其生存期并減少其運動神經元丟失,該藥物應用于ALS治療目前已進入臨床Ⅱ期階段,于2021年在美國和澳大利亞開展。鹽酸法舒地爾是由旭化成株式會社研發的是一種小分子藥物,是一款ROCK2抑制劑、ROCK1抑制劑和PKC抑制劑,于2019年在法國、德國和瑞士等國家和地區開展ALS治療的Ⅱ期臨床試驗。

2.2.7抵抗骨骼肌萎縮 ALS中骨骼肌萎縮是重要的病理改變。快速骨骼肌型肌鈣蛋白復合體激活劑(fast skeletal muscle troponin activators,FSTA)可通過刺激調節性肌鈣蛋白復合物,增加其對Ca2+的敏感性,增強肌肉的收縮能力[27-28]。Tirasemtiv屬于FSTA類藥物,臨床前數據表明該藥物可提高SOD1-G93A小鼠的運動能力,但Ⅲ期臨床試驗結果顯示,Tirasemtiv對慢肺活量檢查的下降以及肌肉力量并未表現出明顯的改善作用。Reldesemtiv是另一款FSTA類藥物,并且在臨床Ⅱ期試驗中表現出一定的治療效果,包括改善SVC、ALSFRS-R評分以及肌肉力量等,但未達到顯著差異。Cytokinetics公司已于2021年在加拿大、澳大利亞和比利時等國家開展Reldesemtiv的Ⅲ期臨床試驗。

2.2.8其他治療手段 干細胞治療作為新興的治療手段,受到越來越多的關注。NeuroNATA-R療法作為首個間充質干細胞分泌神經營養因子(MSC-NTF)治療ALS的藥物,在Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中證實其具有一定的療效以及安全性[29],目前已在美國完成Ⅲ期臨床試驗,雖未達到主要終點,但對于神經炎癥、神經變性具有一定改善作用,研究者認為未達到主要終點的原因可能與部分受試者病情太過晚期有關,因此仍需要進一步研究。自體間充質干細胞治療是由Hadassah Medical Organization研發的一種干細胞療法,目前已完成Ⅱ期臨床試驗,結果表明,反復鞘內注射自體間充質干細胞對ALS患者是安全的,并提供了短期/中期的臨床療效,但需要更大規模的研究來證實這些觀察結果。Wharton′s Jelly源間充質干細胞療法由Medical University Of Warsaw研發,目前處于治療ALS的臨床Ⅱ期階段。

此外,關于ALS的細胞療法的研究也在迅速發展中。COYA-101、自體雜合TREG/Th2 細胞作為T淋巴細胞替代物,角質限制性前體細胞作為細胞替代物,以及自體脂肪來源的間充質干細胞治療均處于治療ALS的臨床Ⅱ期階段。

目前已有多種基因治療方法進入臨床前研究,其中進展最快的是Helixmith和Reyon Pharmaceuticals合作開發的一款質粒DNA藥物VM202,已完成美國的臨床Ⅰ/Ⅱ期試驗。

目前將進入至Ⅲ期臨床研究(Tab 1)和Ⅱ期臨床研究(Tab 2)的ALS藥物匯總如下:

3 小結

ALS是最常見的運動神經元疾病,進展快且致死性高,缺乏有效治療藥物。關于ALS發病機制目前研究仍不明確,本文圍繞錯誤折疊蛋白聚集、氧化應激損傷、線粒體功能障礙、谷氨酸興奮性毒性、神經炎癥、軸突損傷等相關學說以及TDP-43、SOD1、FUS、C9orf72蛋白病理對ALS發病機制進行綜述,并根據上述學說對正在進行ALS臨床研究的藥物進行分類總結。由于ALS具有異質性以及復雜性的特點,眾多學說只能解釋ALS的部分病理機制。因此,亟需探究ALS發病機制、開發新型有效的ALS治療藥物。

Tab 1 Drugs for ALS in Phase 3 clinical trials

Tab 2 Drugs for ALS in Phase 2 clinical trials