- [2017/8/25] 降低huntingtin藥物的Precision試驗,目標是針對變異蛋白質
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WAVE Life Sciences公司將進行PRECISION臨床試驗,希望能降低變異Huntington’s disease蛋白質。
由 Dr Michael Flower於2017/8/25撰寫,由Dr Tamara Maiuri編輯。對於治療亨汀頓舞蹈症(Huntington’s disease, HD)而言,展開了令人興奮的新章節-WAVE Life Sciences公司宣布將進行PRECISION-HD1,2,用以試驗兩種可降低變異HD蛋白質的藥物。我們很興奮能有新的方式來降低變異huntingtin蛋白,但是目前尚在早期階段,在確認其有效並可安全的應用於人體之前仍有一段路程。
為何我們要嘗試著降低huntingtin蛋白的數量呢?
如果基因是細胞用以構成我們身體的說明書,DNA就是說明書所使用的文字。每個章節製作不同的蛋白質,而這些成千上萬的不同蛋白質構成我們身體的細胞。HD基因的正式名稱為HTT,而含有其說明書的蛋白質稱為huntingtin。
WAVE的ASO就像無人機,想要射下壞的HD基因,可想像成圖中的風箏,但是無法區別好的與壞的風箏的差異。但是它可以辨識風箏尾巴不同的色帶。射擊風箏尾巴而非風箏本體,仍可達到擊落風箏的目的。圖片提供: Mike Flower人類擁有兩套的HTT基因,當變異造成其中一個變得太大的時候就會導致HD。由此變異基因造成的增長的蛋白質會於我們的細胞是具有毒性的,特別是在腦部的細胞。目前已知當降低小鼠的變異huntingtin蛋白,We know that lowering the level of
可明顯改善HD的症狀,帶給我們運用此類次技術於人體的治療希望。
何謂huntingtin降低?
我們已運用同樣方式於許多抗生素與抗癌藥品,我們能利用大自然的自然過程來抑制huntingtin蛋白。在這例子中,意味著運用細胞維持與複製自己DNA的過程。
我們細胞的DNA通常是由兩股相互交纏的DNA鍊組成,以眾所皆知的雙螺旋形式相互捲曲著。這些成雙的DNA鍊會打開,並允許細胞以其中一個DNA鍊為範本來複製新的DNA。在此過程的許多階段,細胞會利用RNA當作之際來幫助複製DNA。當複製完成之後需要移除這些支架,因此細胞是能有效地將RNA與DNA結合再一起的部分降解。
細胞也會運用RNA於其他目的,像是將基因的訊息帶到細胞內。當細胞需要特別的蛋白質,例如huntingtin蛋白,來進行它們的功能,此要求就會送到細胞的DNA管理者。DNA是很珍貴的,因此如果DNA有問題,可能就造成癌症或是死亡,因此細胞的DNA管理者複製請求的基因。此複製並非由DNA構成,而是用RNA的語言,稱為mRNA,被細胞工廠用來生產製造huntingtin蛋白。
在細胞與蛋白質製造機器往來傳遞訊息的中間體, mRNA, 就是huntingtin降低藥物的目標。這些藥物的目標就是以不同方式來毀滅這個訊息,讓蛋白質製造機拒絕製造特定蛋白質的請求。
這與HD有何相關呢?先來談談反義寡核甘酸(antisense oligonucleotides),又稱ASOs。ASOs非自然生成的產物,而是由科學家製作用以欺騙細胞來破壞特定訊息RNA分子。基本上,ASOs類似經修改得以進入細胞的短股DNA。一旦進入細胞,ASO會黏在僅有在HD基因的RNA傳訊者身上存在的一段特殊的序列。
還記得在複製DNA過程需要的支架以及如何移除它們嗎?當細胞看到一段DNA(在這例子當中,就是ASO)黏著一段RNA (即HD訊息),它們會認為它是一個遺留下來的支架並會試著移除它。這樣我們得以欺騙細胞來摧毀細胞中成千上萬個RNA分子中的其中一個。
主要的挑戰之一就是如何讓設計好的ASOs進入腦中,因為它們無法通過我們大腦的血腦屏障。我們能藉由將它們直接注射到脊髓液(cerebrospinal fluid, CSF)以達到目的,脊髓液就是圍繞著並用以緩衝大腦與脊髓的液體。在脊髓液中,ASOs會被帶入大腦細胞以繼續抑制它們的目標蛋白質長達一個月左右的時間,之後如有需要再行注射。
這與進行中的ASO試驗有何不同?
Ionis藥廠所進行的臨床試驗,運用ASO瞄準huntingtin RNA的臨床試驗已經接近尾聲。Ionis的ASO無法區別RNA是來自正常或是突變基因,因此它會同時降低正常與變異的蛋白質。這是其中一個為何我們對此療法的推進如此謹慎的原因,降低正常蛋白質的數量可能是安全的,但是長期而言也有可能是有害的。我們知道對嬰兒的發展而言,正常的蛋白質是重要的。但是在數個動物試驗當中,我們也知道同時降低正常與變異蛋白質50%的時候,在成年人身上是安全並可改善症狀的。
WAVE所進行的研究或許可避免上述的擔憂,因為它們的兩種藥物都是專門針對變異基因,留下正常的複製。它們藉由針對DNA中微小基因差異的單核苷酸多型性(single nucleotide polymorphisms, or ‘SNPs)來達成目的。可以把SNPs想成氣球尾端不同的色帶。每個HD患者帶有兩種氣球,好的與壞的。可以想像成ASO如同想將壞氣球射下來的無人機。很不幸的,無人機自己無法分辨氣球的差異。但是它能辨識氣球尾部不同的色帶,進而達到擊落目標氣球的目的。
WAVE設計的ASOs能瞄準HTT基因中的兩個SNPs,這也是它們為何能進行兩個不同的臨床試驗。這些SNPs會被選中是因為他們的序列在正常與突變的HTT基因中有差異性,可想像成氣球尾端不同顏色的色帶,足使無人機辨識出目標。第一個SNP的位置,被科學家稱為‘rs362307’的位置當中,有一半的HD病患在好的與壞的氣球中有不同色帶。而第二個SNP,科學家稱為‘rs362331’,大概有40%的HD病患有不同色帶。整體而言,在歐洲與美國至少有三分之二的HD病患, 擁有不同色帶能讓上述藥品之一將壞的氣球擊落。
目前已知降低HD小鼠的變異huntingtin蛋白,能改善其症狀,類似的療法或許將來能有效應用於人體。很不幸的,代表著其他1/3好氣球與壞氣球色帶相同的患者,可能無法使用這些藥物來特異性的標記變異HTT基因以進行治療。無論如何,只要這類藥品在人體有效果,將來就能開發其他ASOs來針對其他色帶已進行治療。哪些證據顯示這些藥物能有效呢?
WAVE公司的這些研究是非常特別的,因為公司並未在HD動物身上先進行它們這些獨特的藥物。老鼠,以及其他動物是研究人員常拿來研究的客體,它們具有兩對HD基因,但是人類跟老鼠的基因有著很大的差異。這意味著WAVE公司的ASOs藥物用以標誌的SNP差異,不僅在老鼠身上不同,也不能在牠們身上進行試驗。
WAVE公司做了哪些事情呢?WAVE設計的特殊藥物已經在培養皿中的細胞中進行了測試,成功地降低了突變蛋白質,而正常的蛋白質則是不受影響。WAVE的研究人員認為,對於HD的研究而言,這研究已清楚顯示可降低HD基因,因此額外的動物試驗恐怕是浪費時間。
這並非意味著試驗不安全 - 任何藥物在人體測試之前,都必須在動物身上進行完整的試驗,以確保是無毒性的。WAVE尚未公開說明他們在動物身上進行過的工作,以證明藥物是無毒的,但是相關負責的單位會監測相關研究的進行。
試驗是如何規劃的?
WAVE進行的試驗正式而言是屬於phase 1b/2a的試驗。在phase1的試驗,研究目的是在一小群自願者身上使用藥物,了解其是否安全。通常phase 2試驗會在較大規模受試者試驗,研究目的是收集藥物是否有作用等相關資訊。在這例子中,因為每個人想要縮短研究進程,因此WAVE公司設計將試驗整合的phase 1與phase 2的部分。這代表公司將會測試藥物是否有毒(phase 1部分),以及是否能有效改善HD症狀(phase 2部分) 。
類似正在進行的Ionis試驗,WAVE公司的藥物藉由腰椎穿刺注射到脊髓液。這也使得研究人員能收集一些大腦與脊髓周圍的脊髓液,以測量有害的huntingtin蛋白的濃度。我們希望這能讓WAVE公司確實測量到他們計畫要做的工作,也就是減少腦中有害的變異huntingtin蛋白。
要如何參與試驗?
WAVE公司計畫全球招募五十位HD受試者以進行兩個試驗。看起來人數不多,但是如果藥物安全,他們會朝向執行大型試驗以招募更多受試者。目前試驗規劃在加拿大起始,會先招募歐洲與美國的受試者。想參與試驗,首先必須是年滿十八歲的成年人,同時已經出現症狀。因為無法從外觀了解你DNA上面的色帶,因此需要進行基因檢驗以了解是否具有試驗中目標標記的兩種SNP。最快的方式就是向你的醫師們表達想參加試驗的興趣。
對於HD的意義為何?
我們希望Ionis ASO是第一個能延緩HD的藥物。但是必須瞭解到,這是第一次在人體身上使用這類藥物,儘管在老鼠的試驗成功,仍要考慮到人類與老鼠是不同物種。即使在成年人身上能降低蛋白質濃度,也有可能沒有效果,因為在生命早期造成的傷害可能無法彌補。同時也可能在人體產生不會發生在老鼠身上的副作用。雖然WAVE的藥物應該不會影響正常的蛋白質,仍有可能會跟其他RNA有交互作用。不管如何,我們還是很興奮與樂觀,畢竟有新的huntingtin蛋白質降低的治療方式。