(+86)-575-85306282
新闻中心
NEWS CENTER
NucleoPro | DMD患者的曙光何时来临?-爱游戏app官方网站
2024年02月07日

前言

DMD患者的抗病历程艰难而漫长。尽管已有数十年的研究,但科学界仍没有找到治愈DMD的方法。当前的治疗策略主要是支持性的,旨在缓解症状和改善生活质量。

但值得庆幸的是,分子和细胞医学的最新进展已催生了一系列有前景的治疗策略,如外显子跳跃疗法、基因替代疗法等,这些新策略旨在恢复抗肌萎缩蛋白的正常表达,从而改善DMD患者的肌肉功能,DMD患者家庭曙光初显。

DMD病因分析

DMD(杜氏肌营养不良症),是一种致命的、多发于男性的罕见遗传性精神肌肉疾病。主要病症是肌肉组织进行性地萎缩或变性,患者一般在3-5岁首次出现症状,包括肌肉炎症、纤维化、运动能力下降等,最终发展为呼吸/或心脏衰竭等,患者在20岁之前将失去独立行走能力,自然病史寿命通常不超过30岁。

从基因遗传层面来讲,DMD是严重的X染色体隐性单基因遗传病,主要病因是位于染色体Xp21.2上的DMD基因的变异。其中,DMD基因是人体内最大的基因,全长220万个碱基,含79个外显子和78个内含子。因为序列过长,DMD基因转录时间非常长,需要超16h。

DMD转录翻译后所形成的蛋白质称为dystrophin(抗肌萎缩蛋白),是一种细胞骨架蛋白,主要分布于心肌和骨骼肌肌纤维膜的胞质面,由3685个氨基酸构成。dystrophin的主要作用是在肌肉细胞中和F-actin等蛋白结合形成蛋白复合体,在肌肉收缩和舒张中起到稳定细胞骨架,稳定肌膜,防止肌肉损伤的作用,dystrophin在神经系统中也可起到稳定神经肌肉连接的作用。

图1.dystrophin作用示意

DMD基因片段较长导致其易发生突变(突变率约为1/10000),且突变方式复杂多样。DMD基因的突变失活直接导致dystrophin的缺失,骨骼肌和心肌细胞因缺少全长的dystrophin时,细胞膜将变得不稳定,且易在收缩时受到机械力的损害,最终出现变性和坏死。

具体来说分为大片段突变(缺失,重复)和小片段突变(缺失,插入,剪切位点,点突变等)组成。其中,大片段缺失占60%以上,尤其是3-22号外显子和45-54号外显子区域的缺失为突变热点。

图2.DMD基因突变示意

一般来说,DMD基因的突变会导致两类表征:一类是DMD,特征为dystrophin大幅下降低于健康组织的5%,原因是大片段的缺失、阅读框的改变(out-of-frame)、或无义突变(non-sense);另一类是BMD(贝克型肌肉营养不良),原因是promoter区域的突变,内含子区域的突变,阅读框不变(in-frame)的突变;BMD的临床表现较轻,发展相对缓慢,病程较DMD更长,寿命通常在50岁以上。

当前,DMD的确诊的金标准是肌肉组织活检和基因检测。除了年龄,家族病史等因素,DMD患者的临床表现还包括肌酐激酶升高、转氨酶升高、肌电图异常等。

图3.DMD诊断流程

在过去的 30 年里,由于神经肌肉和肺部医疗护理水平的显著提高,DMD 患者的预期寿命已有大幅度延长。早期和持续的糖皮质激素治疗成功地延缓了患者进入被动卧床状态的时间,而先进的辅助呼吸支持技术也大大降低了与呼吸相关的死亡率。但是,目前仍然缺乏能够彻底治愈DMD患者的药物,只能够在一定程度上缓解病症进程,延长DMD患者的寿命。

DMD治疗策略

相比DM1(全部都是DMPK 3UTR区域的CTG重复导致)和FSHD(D4Z4重复的降低),DMD虽是单基因遗传病,但基因突变的类型和导致的结果十分复杂多样。

因此,选用药物的前提是从基因的层面入手,根据不同病人的突变位点选择合适的疗法,同时也需要考虑患者的年龄、病程、评估指标和药物的潜在副作用,还有精准递送的可能性等。

当前的上市药品或在研管线的主要目的,就是在条件允许的前提下,在患者的肌肉中恢复全长或接近全长的dystrophin,以恢复DMD患者心肌、骼肌、骨骼肌和在肌肉以外的神经系统缺少的dystrophin而引发的行动与认知障碍等症状。

目前,全球获批用于DMD的药物包括:糖皮质激素,基于PMO的外显子跳跃疗法,RNA通读疗法(小分子药物),基于AAV的基因治疗等。开发中的新型疗法还包括基因编辑,小分子RNA结合剂等。

表1.全球获批DMD药物概览

1

糖皮质激素疗法

糖皮质激素为机体内极为重要的一类调节分子,有着多种功能作用,同时也是临床上使用最为广泛而有效的抗炎和免疫抑制剂。由于DMD病症伴随着肌肉的炎症反应,糖皮质激素因此成为了DMD的一线用药,在临床上能够起到了延缓病症和延长寿命的作用,但糖皮质激素的其它活性会带来影响患者生活质量的副作用。

最早应用于DMD治疗的是由MSD研发的泼尼松(Prednisone),又称为“强的松”,进入体内后会在肝脏代谢成为具有活性的泼尼松龙(Prednisolone)。直到2017年,PTC公司开发的新一代的糖皮质激素地夫可特(Deflazacort)上市,临床数据显示使用Deflazacort比使用Prednisone失去行走能力的时间更晚(延迟超过2年),并且脊柱侧凸的风险更低。

Santhera开发的温和激素vamorolone也属于糖皮质激素,于2023-10-26获FDA批准上市,用于治疗2岁及以上的杜氏肌营养不良症(DMD)患者。其特点为可在保留激素(如泼尼松/泼尼松龙)抗炎效果的同时,减轻部分由传统激素带来的副作用,以此延长 DMD 患者的激素使用时间,进一步减缓病程。

图4.Vamorolone的临床药效(10.1001/jamaneurol.2022.2480)

糖皮质激素是目前针对 DMD 最主要的药物治疗手段。但是,糖皮质激素只能发挥抗炎作用,减缓DMD的进程,无法解决DMD的根本病因,还可能导致体重增加、骨质疏松等不良反应。

2

外显子跳跃疗法

近十年来,以siRNA和ASO药物为代表的寡核苷酸药物的快速发展,为DMD的治疗带来了外显子跳跃疗法,成为了最有希望的治疗方法之一。这类疗法主要由Sarepta和Nippon Shinyaku所推动,其中Sarepta是DMD领域疗法的领导者。

DMD最常见的致病突变是全外显子缺失或重复,破坏DMD的开放阅读框(ORF),导致无功能的蛋白质产物,占所有DMD的60-70%。据估计,外显子跳跃的方法可能适用于 55% 的 DMD 致病突变和 80% 的 DMD 致病缺失。

图5.DMD基因突变概率

外显子跳跃疗法原理是通过寡核苷酸与pre-mRNA相结合,影响可变剪切,以跳过某个致病或相邻的外显子,恢复DMD基因的阅读框,从而表达一个截短但保留功能的dystrophin。效果类似于将DMD患者转变成为BMD患者,从而恢复肌肉功能,延缓病程和延长寿命。

图6.外显子跳跃疗法原理

目前共有4款外显子跳跃疗法药物上市,都属于PMO结构,即磷酸二酰胺吗啉代寡聚物。PMO是在传统ASO上做结构的优化迭代:以六元吗啉环代替天然DNA和RNA中的五元呋喃糖基环,每个吗啉环通过电中性的磷酰二胺基连接,而不是通过天然DNA和RNA中带负电的磷酸酯连接。每个磷酰二胺吗啉亚基均包含一种DNA中的杂环碱基(腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤或胸腺嘧啶)。

图7.PMO结构示意

因此,作为寡核苷酸第三代修饰技术后的PMO(吗啉)药物是一类功能强大的寡核苷酸类似物,减少了ASO密集的PS修饰导致的肝肾毒性。通过修饰提高了成药性和稳定性,电荷中性大大降低了蛋白结合率及脱靶效应,半衰期达到3-5小时,具有序列特异性强,细胞内活性高,水溶性好,抗核酸酶活性高等优点。

上市的四款外显子跳跃药物中,三款来自Sarepta,一款来自Nippon Shinyaku;其中,Eteplirsen是第一款上市的该类型药物,尽管被FDA咨询委员会投票否决过,在2016年还是凭借可以使dystrophin含量增加0.28%的替代终点,获得了FDA加速批准,在争议中上市。

图8.Eteplirsen结构

四款药物分别针对外显子45、51、53,约有29%的DMD患者适用。但从效果上来看,即使PMO相比传统ASO药物已有较大改进,但四款药物的治疗效果都不尽人意:从数据来看,Viltolarsen疗效相对较好,Eteplirsen和Golodirsen临床数据显示dystrophin的平均表达量被确定为不到健康水平的1%。

尽管这些化合物恢复的dystrophin水平较低,但接受Eteplirsen(研究最多的治疗 DMD 的外显子跳跃药物)治疗的临床试验参与者在至少 4 年的治疗期内仍能持续延缓活动能力下降的趋势。

表2.已获批外显子跳跃疗法临床数据

显然,外显子跳跃疗法虽然是针对病因对症下药,但也具有其局限性,最大的问题是全身递送的问题,反义寡核苷酸的全身递送不佳导致心肌中 dystrophin 蛋白修复的效率低下、组织摄入不稳定,尤其是在心脏组织中,多项研究强调了这种治疗对骨骼肌和心脏肌不平衡的影响。

为进一步提高外显子跳跃治疗效率,对提高反义寡核苷酸的传递或吸收的研究正在进行,如PPMO(多肽-PMO偶联物)、AOC(抗体-寡核苷酸偶联物)等结构的药物,都是在寡核苷酸的基础上,通过偶联方式增加药物的递送效率。

图9.PPMO/AOC药物结构示意

例如,Sarepta的SRP-5051将PMO与含精氨酸的穿膜肽(CPPs)偶联,可促进与质膜外表面和糖类的相互作用,并可在一定程度上促进内体逃逸。与未共轭结合的裸PMO相比,肽-PMO(PPMO)共轭物可大大提高临床前DMD模型的效力。Sarepta初步数据显示,在每月 30 mg/kg的SRP-5051、 治疗 3 个月后,dystrophin表达率 >6%。

3

RNA通读疗法

RNA通读疗法指的是药物直接作用于核糖体的releasing factor complex,阻止其从mRNA上释放,从而在DMD mRNA的翻译过程中起到跳过无义突变的作用。因此,通读疗法主要针对无义突变的患者,大概占患者群体的10%~15%。

图10.通读疗法Ataluren示意

目前,PTC的小分子药物Ataluren是目前唯一批准用于DMD的RNA通读疗法,目前已获EMA批准上市。在注册临床中,无论是dystrophin的恢复水平,还是6分钟行走,高剂量组(80mpk)的药效反而劣于低剂量组(40mpk),并且和安慰剂没有显著差异。

4

基因疗法

外显子跳跃疗法是在RNA的层面治疗,那基因疗法则在DNA的层面进行治疗,包括基因替代疗法和基因编辑疗法,一般是使用AAV载体(腺病毒载体)进行递送。

经典的基因替代疗法旨在将编码dystrophin的 DNA 植入患者肌肉,而DMD基因的长度为14 kb,因此无法将完整的DMD基因装入AAV载体中。

为了解决这个问题,一种方法是使用多个AAV载体分别包装DMD基因的不同片段,并在细胞内通过重组拼接成完整的DMD基因;另一种方法是使用微型或迷你DMD基因(mini-或micro-dystrophin),这些基因是对原始DMD基因进行截断或删除后得到的较小版本,但仍能保留其主要功能域。

目前仅有一款上市的基因替代疗法。2023-6-23,FDA 加速批准了Sarepta的 Elevidys(SRP-9001)上市,一针定价为$3.2Mn,用于治疗 4-5 岁可独立行走的DMD儿童,这是第一款获得批准的DMD基因疗法。Elevidys作为一种基于腺病毒(AAV rh74)的重组基因疗法,其搭载的DNA包含一个micro-dystrophin,该基因受MHCK7 启动子/增强子的控制,能够优先在心肌和骨骼肌中的表达。

图11.Elevidy结构

Elevidys的目标是实现一次性给药,无论患者的基因突变出现在DMD基因的何处,都能从根本上替代有缺陷的基因。Elevidys的上市饱受争议,除了定价之外,最大的争议是临床获益不够显著。2023-10-31,Sarepta宣布Elevidys(SRP-9001)Ⅲ期验证性临床EMBARK研究失败,虽然在多个次要临床终点均取得显著性,但未能达到主要终点NSAA。

Elevidys的上市虽然是基因替代疗法治疗DMD的一项里程碑,但目前来看还是存在很多不足,实际临床获益还有待验证:

第一个是疗效有待确定,临床替代终点micro-dystrophin的表达量不足以支撑Elevidys的临床疗效。

第二个是AAV载体可能引起机体的免疫反应,这些免疫反应可能会影响AAV载体在血液中的循环时间、在靶组织中的转导效率、以及转导细胞中外源基因的持续表达,导致治疗效果降低或出现严重的不良反应;而且如果一个患者原本体内存在较高水平的抗AAV抗体,或者接受了一次AAV基因疗法治疗,通常将无法在将来使用其他基于AAV的疗法。

第三个是在临床实验中,micro-dystrophin 对于心脏的保护功能目前仍然没有明确的结论,而其不受控制的远超生理水平的高表达,也受到了 FDA 监管部门的关于安全性的质疑。

在基因疗法领域中,还有一种基因编辑疗法:即在DNA的层面,删除外显子或废除剪接位点,使突变外显子不包含在mRNA中。但这些方法有一定局限性,对于非3整数倍编码氨基酸的外显子使用外显子跳跃治疗,一样会导致后续转录出的氨基酸序列错乱,无法产生正常功能的抗肌萎缩蛋白。

图12.基因编辑示意

综合对比四种现有上市疗法:糖皮质激素的价格优势明显且普遍适用,但并无法从根本解决病因,只能作为基础治疗延缓疾病进展;外显子跳跃疗法适用于80%的突变患者,且产品相比基因疗法较成熟,虽dystrophin的表达量不高,但临床已证实能延缓活动能力下降趋势;RNA通读疗法临床效果有待验证,且只适用于10%-15%左右的患者;基因疗法有望实现一次性治疗,但现阶段的药物存在安全性和疗效不持久等问题,且有待临床进一步验证疗效。

表3:DMD四种疗法综合对比

DMD市场格局与在研管线

1

市场情况

据统计,全球范围内每3500-5000例男婴中就有1例DMD患者。根据美国国立卫生研究院(NIH)的数据,美国有超过25万名DMD患者。中国是杜氏肌营养不良症患病人数最高的国家之一,每年有400~500例患儿出生,累计患者高达7~8万人。

2021年,DMD市场规模为接近$700Mn,预计到2028年超$1.5Bn,预测2022-2028年的CAGR超过11.87%。

外显子跳跃疗法作为最有潜力的疗法之一,目前上市的四款外显子跳跃疗法销售额逐年增长。其中,Exondys 51和Vyondys 53 2020年-2022年销售额3年CAGR分别为7%和51%;Viltepso和Amondys 45的2022年销售额同比增长分别为104%和213%,增长迅猛。

预计2023年四款药物合并销售额首次突破$1Bn,同比增长10%;其中Exondys 51的占比逐年下降,由2020年的93%到2023H1的50%。

图13.四款外显子跳跃法销售额情况

2

在研管线

肽研社团队共收集20个外显子跳跃疗法、基因疗法等DMD在研药物。按在研药物结构分类,AAV病毒载体基因疗法管线最多,共9个管线,占比45%;ASO药物占比35%;在PMO基础上做优化升级的管线共有4个,分别是PPMO和AOC,分别有2个管线,各占10%。

按治疗方式分类,外显子跳跃疗法占比55%,共有11个在研药物;基因治疗占比40%,共有8个在研药物;剩余一个为IONIS的ASO药物ATL-1102,靶点为CD49d发挥抗炎作用。

图14.在研DMD管线概况

临床进展方面,处于Ⅱ期临床的管线最多,共有11个管线,占比55%;其次,处于Ⅰ/Ⅱ期和Ⅰ期的管线分别有4个和3个;处于Ⅲ期的管线共2个,分别是来自Genethon/Sarepta和Pfizer的基因疗法。

图15.进展及靶点分类

表4:DMD在研管线

3

曙光初现

在外显子跳跃法研究领域,部分管线给患者带来治疗曙光:通过优化原有的PMO结构提升药效的明星管线Vesleteplirsen(SRP-5051)和PGN-EDO51。

(1)SRP-5051

Sarepta等是PPMO平台的开创者,将PMO与含精氨酸的短肽偶联以提高PMO的血浆半衰期和实现肌肉递送。此外,与未共轭结合的裸PMO相比,PPMO可能为患者带来更有效的剂量和更大的益处,非临床数据表明PPMOs递送到独特的肌肉类型(如心脏)。

2021-5-3,Sarepta 宣布II 期试验(NCT04004065,MOMENTUM)的积极结果,试验结果表明,新一代疗法可以基于更低的给药频率提供更高的疗效。

MOMENTUM试验A部分结果显示,与每周接受一次获批疗法Eteplirsen治疗相比,每月接受一次剂量为30 mg/kg的SRP-5051治疗的患者体内能产生更高水平的dystrophin。SRP-5051组外显子51跳跃的频率是活性对照组的18倍,抗肌萎缩蛋白的产量是对照组的8倍。但B部分曾因严重的低镁血症暂时搁置,后来随着对尿液生物标志物和镁补充的扩大监测而恢复。

图16.MOMENTUM数据

Sarepta预计Ⅱ期研究(NCT04004065) B部分的数据预计将在2023H2公布,Ⅱ期试验的研究预计将于2024-8完成。

(2)PGN-EDO51

除了Sarepta的PPMO,PepGen的PGN-EDO51也是疗效较好的PPMO管线。PGN-EDO51是基于PepGen的EDO平台开发而成的一种多肽-寡核苷酸偶联物,其中,EDO肽实现对寡核苷酸的有效递送;寡核苷酸则通过跳跃外显子51(13%DMD患者的既定治疗靶点)来恢复开放阅读框并产生一个较小的功能性抗萎缩蛋白以治疗DMD。

多肽对于发挥PMO的药效起到重要作用:EDO肽是一种经过优化的细胞穿透肽,能有效地将寡核苷酸递送至受神经肌肉和神经系统疾病影响、难以进行治疗的组织,如心脏、骨骼肌和中枢神经系统等,以提高寡核苷酸疗法的活性和耐受性。

图17.EOD平台示意

Ⅰ期临床数据显示:PGN-EDO51在试验中到达主要终点,安全性和耐受性良好。此外,10mg/kg组和15mg/kg组受试者在第28天的外显子51跳跃水平分别为1.4%和2.0%,高于第10天,这表明了PGN-EDO51在跳过外显子51方面的潜力,有望通过恢复肌萎缩蛋白的功能来治疗DMD。在所有获批或已知在研的治疗药物中,PGN-EDO51的外显子跳跃水平最高,有助于产生更高水平的抗肌萎缩蛋白,治疗潜力不容小觑。

与外显子跳跃疗法相比,基因替代疗法从DNA层面入手,具备一次性从根源上治愈DMD的潜力。但从近几年几款在研药物的临床安全性数据来看,基因疗法的安全性问题整体不乐观,有多款药物的临床被暂停。

(3)基因替代疗法

例如,Pfizer的PF-06939926虽然在临床中疗效不错,低剂量组和高剂量组的平均肌纤维蛋白阳性率分别为24%和38%,但有一名患者治疗后离世,随后此研究项目处于暂停状态。

Genethon和Sarepta合作的GNT0004首例患者于2021年11月给药,由于在用药后观察到出现严重不良事件,该研究项目暂停。

Solid的SGT-001于2017年完成首例患者给药,由于在用药后观察到出现严重不良事件,该研究项目暂停;2019-11该研究项目在完成6名患者给药后再次暂停,由于观察到了血小板下降和肝损伤。

尽管基因替代疗法有其弊端,包括患者只能接受一次治疗、micro-dystrophin与具体临床获益关联需进一步验证、疗法效果不持久、安全性问题等,但毫无疑问,随着进入临床试验的基因疗法数量迅速增加,治疗有可能对DMD患者的生活质量产生重大的临床影响。

结语

目前有大量分子疗法正在研究中,或已获准用于 DMD 患者,但疗效更好、适用于更多患者的改良疗法仍被需要。对于DMD心脏/骨骼肌的治疗来说,未来可能需要多种方法的组合来实现最佳结果,包括纠正遗传缺陷和针对缺乏dystrophin引起的继发效应的治疗方法;此外,对患者终生有效或至少可以重复使用的疗法也是可取的。

虽然DMD依然是一种具有挑战性的疾病,但在研管线的最新进展为患者及其家庭带来了曙光。目前,得益于外显子跳跃、终止密码子通读、基因替代等技术的发展,在研管线已初步展示出了治疗潜力,DMD患者的曙光已现。

展望未来,这些实验性疗法有可能开辟新的途径,更需要通过临床积累数据优化疗法,期待科学家们能够最终找到治愈DMD和其他遗传病的方法,从而改善全球数百万患者的生活质量。

|引用资料

[1]Sarepta等企业官网

[2]Roberts TC, Wood MJA, Davies KE. Therapeutic approaches for Duchenne muscular dystrophy [published online ahead of print, 2023 Aug 31].Nat Rev Drug Discov. 2023;10.1038/s41573-023-00775-6.

[3]【前沿速递】杜氏肌营养不良反义疗法的最新进展

[4]下篇丨 杜氏肌营养不良(DMD),从病因到治疗

[5]干货 | DMD基因疗法临床成果汇总

[6]Duchenne muscular dystrophy :13. doi:10.1038/s41572-021-00248-3.

[7]Diagnosis and management of Duchenne muscular dystrophy, part 1: diagnosis, and pharmacological and psychosocial management

[8]药明康德:从无药可医到多款疗法获批,DMD疗法当前的治疗策略有哪些

[9]新芽基因:从肌肉到心脏:DMD治疗不可忽视的一面

[10]From Bench to Bed: The Current Genome Editing Therapies for Glaucoma

- END -

原文标题:NucleoPro | DMD患者的曙光何时来临?

本文标签:爱游戏,爱游戏app,爱游戏app体育,爱游戏app官方网站,爱游戏app官方网站入口,爱游戏app下载

Scroll down