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科學與生活
上周二10月22日各大媒體紛紛報道美國百健（Biogen）和日本衛材（Eisai）公司宣布，世界首款可治療阿茲海默症狀的藥物（暫譯）阿杜坎單抗（Aducanumab）已經通過臨床試驗，在與美國食藥品監局（FDA）協商後，計劃提交上市申請，有望量產。
阿茲海默病（Alzheimer's Disease - AD）俗稱老年癡呆症，是一種發病進程緩慢、隨著時間不斷惡化的神經退化性疾病。由於患者不能回憶以前學到的信息，思維和判斷受影響，會相繼出現相關運動功能障礙，影響日常生活、活動能力。目前，全球阿茲海默症患者達5000萬人且呈爆發性增長。
老年癡呆症的成因
阿茨海默病的真正成因至今仍然不明。學者最早提出來的假說是膽堿性假說，認為阿茨海默病是由於神經係統減少產生神經傳導物質乙酰膽堿而造成的。
1991年有學者提出澱粉樣蛋白假說，認為β類澱粉樣蛋白（Amyloid-β，Aβ）在大腦堆積可能是導致阿茨海默病的根本原因。2009年，新的研究指出與Aβ關係密切的蛋白質可能是阿茨海默病的罪魁禍首。
2002年又有學者提出了Tau蛋白假說，認為Tau蛋白異常是引起阿茨海默病病情發展的主因，認為過度磷酸化的Tau蛋白會開始與其它Tau蛋白配對結合，結果在神經細胞中形成了神經纖維糾結。
此外還有新生血管假說，認為血腦屏障功能減低也可能和阿茨海默病有關；抽煙、酗酒、空氣汙染、牙周炎、腸細菌紊亂等等原因可以導致神經退化。
而越來越多的證據表明β澱粉樣蛋白（Aβ蛋白）在阿茨海默病致病分子機製中處於中心位置。Aβ蛋白是老年腦部斑塊沉積中的主要成分，在各類早發性阿茲海默病家族與腦組織中Aβ蛋白的過剩之間存在著緊密的基因關聯。可以認為腦組織中Aβ蛋白產生和代謝的不均衡，進而導致過剩Aβ的聚集和纏結是誘發阿茲海默病產生的主要原因，見下圖。
那麽什麽是β澱粉樣蛋白，又是如何產生的呢？
β澱粉樣蛋白
學者發現β澱粉樣蛋白是一個由42個氨基酸組成的肽：
Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Ser-Gly-Tyr-Glu-Val-His-His-Gln-Lys-Leu-Val-Phe-Phe-Ala-Glu-Asp-Val-Gly-Ser-Asn-Lys-Gly-Ala-Ile-Ile-Gly-Leu-Met-Val-Gly-Gly-Val-Val-Ile-Ala
也可以寫成：DAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIA。
兩個肽鏈間又有連接，許許多多肽鏈組成原纖維在腦部聚集。
知道了β澱粉樣蛋白的結構，一些生物公司用氨基酸合成了β澱粉樣蛋白（β-Amyloid：CAS 107761-42-2）供科研使用。
人體中有一種插在細胞上的叫做澱粉樣前體蛋白（Amyloid Precursor Protein - APP），細胞外是蛋白的氨基（NH2）N 端，細胞內是羧基（COOH）C 端。APP蛋白前類澱粉蛋白有幾個等位蛋白，長度由753至770個氨基酸不等。例如這個770結構：
NH2-1---671-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Ser-Gly-Tyr-Glu-Val-His-His-Gln-Lys-Leu-Val-Phe-Phe-Ala-Glu-Asp-Val-Gly-Ser-Asn-Lys-Gly-Ala-Ile-Ile-Gly-Leu-Met-Val-Gly-Gly-Val-Val-Ile-Ala-714---770-COOH
或 N-1---671-DAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIA-714---770-C。
人體中還有許多種分泌酶（secretase）可以切斷這種APP蛋白。例如α分泌酶可在687號氨基酸殘基Lys後麵切斷APP蛋白，下麵的叫C83。β分泌酶(BACE)可在671號氨基酸殘基Aps後麵切斷APP蛋白，下麵的叫C99。C99就是有99 個氨基酸殘基的蛋白。γ分泌酶繼續切分C99，產生Aβ40 和Aβ42等澱粉樣蛋白，見下圖。雖然Aβ40 占多數，但Aβ42毒性大很多，且更容易聚集（互相鏈在一起），從而形成Aβ沉澱的核心，引發神經毒性作用，使得人患阿茨海默病[1]。
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Gremer 等人2017年在《科學》雜誌上發表了由Aβ42聚集成原纖維的低溫電鏡結構的論文[2]。
那麽怎樣減少產生澱粉樣蛋白Aβ42呢？或怎樣消除已產生的澱粉樣蛋白Aβ42呢？三種方法：減少β分泌酶、減少γ分泌酶和降解澱粉樣蛋白Aβ42。
β澱粉樣蛋白的藥物
β分泌酶抑製劑
β分泌酶抑製劑（Beta Secretase Inhibitor）有：
默克製藥的 Verubecestat（MK-8931）是β-分泌酶的抑製劑，2012年4月I期臨床結果公布，但默克最終在2017年2月終止了Verubecestat 的試驗，因為該藥物“不能降低輕度至中度阿茨海默氏病患者的認知或功能下降，並與治療相關的不良事件有關”（臨床ID - ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01739348）。
百健和衛才的 Elenbecestat（E2609）也是β-分泌酶的小分子抑製劑。2019年9月13日兩公司宣布終止試驗（臨床ID: NCT03036280）。
γ分泌酶抑製劑
γ分泌酶抑製劑（Gamma Secretase Inhibitor）有：
Semagacestat 最初由禮來（Eli Lilly）製藥和Élan開發，並且臨床試驗由禮來進行。Ⅲ期試驗包括3000多名患者，但在2010年8月，令人失望的中期分析顯示，Semagacestat 的治療效果比安慰劑還差，導致該研究被終止。
Avagacestat 是一種芳基磺酰胺γ-分泌酶抑製劑。2009年開始了兩項2期試驗，其中一項已完成，另一項因胃腸道和皮膚病副作用而終止。2012年11月百時美施貴寶（Bristol-Myers Squibb）宣布終止了試驗，並終止對avagacestat的進一步開發。
施一公的科研團隊2015年在《自然》雜誌上發表了γ分泌酶的原子結構論文[3]。
分泌酶抑製劑可以阻止腦中蛋白斑塊的形成，但不能改變已患病的狀態。“要關掉水龍頭，但浴缸已經滿了”。
本來希望這種藥能抑製γ分泌酶的產生，結果可能還抑製了其它酶的產生，使得某些人得皮膚癌。“嗨，搞藥真難，人體太複雜”。
澱粉樣蛋白降解
此次新聞中的阿杜坎單抗（Aducanumab - BIIB037）是一種全人IgG1單克隆抗體（monoclonal Antibody - mAb），它是通過使用瑞士 Neurimmune 公司的稱為逆向轉化醫學（Reverse Translational Medicine - RTM）的技術平台從健康無障礙的老年受試者中收集的B細胞庫中獲得的，而這種B細胞是從健康的（百歲）老人受試者中采集的，這些老年人受試者沒有明顯的認知障礙跡象或患有認知障礙，而且其認知下降異常緩慢。根據合作開發和許可協議，Biogen從Neurimmune許可了aducanumab的全球銷售權。
人們認為阿杜坎單抗可以靶向（降解）β澱粉樣蛋白的聚集形式，即阿茨海默氏病患者的大腦中形成澱粉樣斑塊 - 包括可溶性低聚物和不溶性原纖維。
2016年8月阿杜坎單抗單抗被納入歐洲藥品管理局的PRIME計劃。2016年9月美國食品藥品監督管理局將aducanumab納入了其快速通道計劃，並於2017年4月將阿杜坎單抗納入了日本厚生勞動省（MHLW）的先驅認定（Sakigake Designation System）。2017年10月美國百健與日本衛材簽署了一項全球合作協議，以共同開發和商業化阿杜坎單抗。2019年3月宣布停止上市，2019年10月22日宣布重新申請上市。
在阿杜坎單抗之前，2013年禮來製藥（Eli Lilly）啟動單抗藥 Solanezumab 上臨床、2016年結束第三次（Expedition 3）臨床試驗，結果失敗。
由Élan和Wyeth製藥公司共同開發的 Bapineuzumab單抗藥，2007年12月進入Ⅲ期臨床試驗，2012年宣布失敗。
2019年1月31日羅氏製藥（Roche）宣布停止支持已經進入Ⅲ期臨床的藥物 Crenezumab（人IgG4單克隆抗體）試驗（臨床ID: NCT03114657），2019年10月4日ClinicalTrials.gov上說Ⅲ期臨床剛剛結束。但是沒有找到進一步的消息。
羅氏（Roche）製藥的Gantenerumab（RO4909832）是一種人IgG1抗體，其治療原理是它通過募集小膠質細胞和激活吞噬作用來集中發揮作用，以分解和降解澱粉樣蛋白斑塊。gantenerumab的臨床試驗仍在進行中（臨床ID: NCT03443973），估計2023年3月研究結束。
阿杜坎尤單抗的效果
阿杜坎單抗（Aducanumab）的應用效果可參見該藥研發團隊發表在2016年《自然》雜誌的論文[4]。在臨床前研究中，阿杜坎單抗的類似物能夠穿過血腦屏障，接合其靶標並清除帶有斑塊的轉基因小鼠大腦中的Aβ。這些結果促使開始了臨床試驗。該文報告了一項雙盲、安慰劑對照的1b期隨機試驗（PRIME； 臨床ID: NCT01677572）的中期結果，旨在研究在前驅性或輕度患者中每月靜脈輸液阿杜坎單抗單抗的安全性、耐受性、藥代動力學和藥效學通過分子正電子發射斷層掃描（PET）成像證實具有腦Aβ病理的AD。總之，試驗數據支持將阿杜坎單抗單抗藥進一步發展為可去除Aβ的AD疾病改善療法。文章給出3mg/kg、6mg/kg、10mg/kg三種劑量和安慰劑四種情況下54周（一年）前後的澱粉樣蛋白正電子發射計算機斷層掃描（Positron Emission Tomography - PET）成像對比。可見用藥後，β-澱粉樣蛋白板塊明顯減少，見下圖。
Florbetapir (18F)是一種正電子放射斷層掃描（PET）用的放射性化合物-示蹤劑，含有放射性同位素氟18，2012年FDA批準將其作為阿茨海默病的診斷方法。Flobetapir與β-澱粉樣蛋白結合，氟18的半衰期為109.75分鍾，時間更長有利於醫生觀測。藍十字（Blue Cross）與藍盾（Blue Shield）保險的診斷目錄中有這種阿茨海默病檢查方法。
單抗藥物命名方法
通用名（Generic name）/ 國際非專有名稱（International Nonproprietary Names - INN）2014版規定抗體藥名的後綴是mab[5]，根據抗體來源對應的詞幹是：
嵌合-xi-mab，如：Rituximab（人鼠嵌合單抗，治療因B淋巴球過多所造成的疾病），Abciximab（血小板聚集抑製劑），Infliximab（治療多種自身免疫性疾病）, Cetuximab（治療轉移型結腸直腸癌和頭頸癌）；
人源化-zu-mab，如：Palivizumab（預防呼吸道合胞病毒感染），Trastuzumab（治療某些HER-2陽性乳癌），Bevacizumab（抗腫瘤血管生成），Natalizumab（治療多發性硬化症和克羅恩氏病）；
人-u-mab，如：Adalimumab（治療類風濕性關節炎等）, Panitumumab（治療轉移性結直腸癌），Golimumab（免疫抑製藥物），Ipilimumab（治療黑色素瘤）。
參考文獻：
[1] Sabrina Pospich, Stefan Raunser. The molecular basis of Alzheimer's plaques. Science. 358, (6359): 45-46. doi:10.1126/science.aap8002 (2017)
[2] Gremer et al.,Fibril structure of amyloid-β(1–42)by cryo–electron microscopy. Science. 358, (6359): 116–119. doi:10.1126/science.aao2825 (2017)
[3] Xiao-chen Bai, Chuangye Yan, Guanghui Yang, Peilong Lu, Dan Ma, Linfeng Sun, Rui Zhou, Sjors H. W. Scheres & Yigong Shi. An atomic structure of human γ-secretase. Nature 525. 212. doi:10.1038/nature14892 (2015)
[4] Jeff Sevigny et al. The antibody aducanumab reduces Aβ plaques in Alzheimer's disease. Nature 537, p50–56 (2016).doi:10.1038/nature19323
[5] Paul J. Carter. Antibody Drug Nomenclature.
注：引用請注明“文學城”。
受城裏幾位“前輩”的感召剛剛進城寫科普。如何做到“雅俗共賞”，既讓“農民工”看得懂，又不在專家麵前“掉價”，總有一種好麵子的心理做崇。更多的時候注意了知識是否到位，用詞是否規範，沒有在其它方麵很好地“拿捏”。
“城裏的博客是‘實名的’，能看看就是來‘捧場’，能留言更是來‘寵幸’”。
再次感謝來訪，願更多的“看客”留言，也盼各行專家成同行。
長壽，帶來的問題越來越多
單讀本文可能產生一些聯想：
1，歐日美都在快速審批通道，隻要FDA能批準，麵世會很快（從用戶的角度看）；
2，無數“先例”倒在沙灘上，這個藥的療效與副作用如何呢（從監管的角度看）；
3，β澱粉樣蛋白是因還是果，還有針對其它假說的藥物值得開發嗎（從研發的角度看）；
4，如果能搜集百歲老人的血液樣本，也可能搞出新的單抗新藥（從風投的角度看）。