地中海貧血靶向藥物治療研究進展▲

廖桂萍 劉冬梅 周天紅 尹曉林

中國人民解放軍聯勤保障部隊第九二三醫院血液科,廣西南寧市 530021

【提要】 地中海貧血(地貧)是全球最常見的遺傳性疾病,輸血和祛鐵是目前主要的治療手段,但仍缺乏有效的藥物治療。隨著對地貧發病機制的深入了解,越來越多的靶點可以用于地貧的治療,以羅特西普為代表的靶向藥物陸續出現,部分已經進入臨床,提示地貧的治療正在邁向靶向治療時代。本文就地貧靶向藥物的治療研究進展做一綜述。

地中海貧血(以下簡稱為地貧)是最常見的遺傳性疾病,是由于血紅蛋白α/β鏈合成減少或缺如而導致的先天性溶血性貧血。根據貧血的嚴重程度和輸血的需求,分為輸血依賴型地貧(transfusion dependent thalassemia,TDT)和非輸血依賴型地貧(non-transfusion dependent thalassemia,NTDT);根據受累的珠蛋白,分為α地貧和β地貧[1]。TDT和NTDT需要規律或不規律的輸血治療,然而血制品十分緊張,且輸血治療帶來的鐵過載會引起全身多個臟器(內分泌腺、心臟等)損傷[2],需要昂貴的祛鐵治療。造血干細胞移植和基因治療可以根治地貧,但前者只適用于少部分患者,后者仍在探索中[3]。既往地貧的治療藥物,主要包括羥基脲、沙利度胺、地西他濱等,這些藥物通過非特異性地開放γ珠蛋白基因,可改善α/β珠蛋白的失衡,但由于其靶向性不夠強,安全性和有效性有限,不適合長期使用。隨著地貧發病機制研究的進展,越來越多可用于治療地貧的靶點得以發現,針對這些靶點開發出的靶向藥物,使地貧的藥物治療進入一個新的時代。本文就地貧靶向藥物治療研究進展做一綜述。

1 轉化生長因子-β靶向藥物

無效造血(ineffective erythropoiesis,IE)是指紅細胞在未成熟時被破壞,導致紅細胞生成障礙。β珠蛋白鏈合成障礙,冗余的α珠蛋白鏈沉積于早期紅細胞膜,通過過渡活化Smad2/3而導致紅細胞凋亡[4],這是β地貧的主要發病機制。羅特西普融合人免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G1的Fc結構域和激活素受體ⅡB(activin receptor type Ⅱ B,ActRⅡB)的胞外結構域,通過靶向結合轉化生長因子(transforming growth factor,TGF)-β超家族配體,阻斷Smad2/3信號通路活化,從而恢復晚期紅細胞成熟,提高機體正常紅細胞水平,最終改善β地貧的IE[5]。實驗研究證實,羅特西普可以改善β地貧小鼠的IE,提高血紅蛋白水平,減輕鐵過載[4]。

一項早期的臨床研究納入31例TDT患者和33例NTDT患者,前期劑量爬坡后,接受較高劑量(0.6～1.25 mg/kg)羅特西普的患者中,58%的NTDT患者血紅蛋白提高≥1.5 g/dL,81%的TDT患者紅細胞輸注量減少≥20%;與治療前12周相比,81%TDT患者在研究過程的任意12周內,輸血負擔減少≥20%;71%NTDT患者在接受治療的12周內,平均血紅蛋白較基線增加≥1.0 g/dL,45%NTDT患者增加≥1.5 g/dL[6]。BELIEVE 試驗是一項隨機雙盲、安慰劑對照、多中心的Ⅲ期臨床研究,納入336例TDT患者,按2 ∶1比例隨機分組,分別接受羅特西普治療(治療組)和安慰劑治療(安慰劑組),以治療第13～24周時紅細胞輸注量與基線相比減少≥33%為有效。結果表明,治療組和安慰劑組的有效率分別為21.4%和4.5%,分別有10.7%和1.8%患者的能夠脫離輸血8周以上[7]。BEYOND研究是一項針對NTDT患者的隨機雙盲、多中心、安慰劑對照Ⅱ期臨床研究,共納入145例NTDT患者,同樣按2 ∶1比例進行隨機分組,分別接受羅特西普治療(治療組)和安慰劑治療(安慰劑組),以無輸血時治療第13～24周的連續12周平均血紅蛋白水平較基線升高≥1.0 g/dL為有效,治療組和安慰劑組的有效率分別為77.1%和0%[8]。以上說明,羅特西普能夠減少TDT患者和NTDT患者的輸血負擔,部分NTDT患者甚至可以脫離輸血治療,療效確切,因此羅特西普作為第一個紅細胞成熟劑被批準上市使用。羅特西普的主要不良反應包括骨痛、頭痛、肌痛、關節痛,絕大多數不影響繼續用藥[7-8]。值得注意的是,在BELIEVE研究中,羅特西普組有8例(3.6%)患者出現栓塞并發癥,均有脾切除術史[7],提示有脾切除術史患者接受羅特西普治療時,需要特別注意防范栓塞并發癥。

羅特西普可以促進地貧患者的紅細胞成熟,減少輸血負擔,減輕鐵過載。在BELIEVE 研究中,羅特西普可顯著地降低血清鐵蛋白水平[7];然而磁共振結果表示,肝臟鐵濃度并沒有明顯下降,提示羅特西普可引起鐵的重新分布[9]。這一作用可能與鐵調素有關,鐵調素是鐵代謝的關鍵調節因子,可以阻止鐵從十二指腸上皮細胞的吸收,抑制鐵從巨噬細胞再循環進入血漿[10]。在對骨髓異常增生綜合征的研究中,治療后,羅特西普組與紅細胞生成相關的生物標志物(促紅細胞生成素、紅鐵酮、可溶性轉鐵蛋白受體1、網織紅細胞計數)較基線顯著增加,提示羅特西普在骨髓異常增生綜合征中的作用機制與促進紅細胞成熟和網織紅細胞增多有關[11]。此外在羅特西普治療地貧研究中也發現促紅細胞生成素、紅鐵酮、生長分化因子(growth differentiation factor,GDF)15、可溶性轉鐵蛋白受體1和網織紅細胞分別上升了93%、51%、59%、66%和112%[10]。

羅特西普用于TDT患者的療效不如NTDT患者顯著,為進一步提高療效,也有探索聯合用藥的研究。聯合應用羅特西普和Tmprss6基因的反義核苷酸后,地貧小鼠的血紅蛋白水平上升值大于單獨應用[12],表明未來可以探索不同機制的藥物聯合應用治療地貧的效果。

Sotatercept是另外一種靶向TGF-β信號通路的配體陷阱,主要靶向GDF11和activin B,已經上市用于治療肺動脈高壓患者。一項Ⅱ期臨床試驗納入16例TDT患者和30例NTDT患者,以連續24周輸血量減少≥20%和血紅蛋白連續12周上升≥1.0 g/dl為有效。結果表明,該藥物耐受性良好,用藥劑量≥0.1 mg/kg時,NTDT患者的有效率為60%,4例TDT患者在藥物劑量為1.0 mg/kg時有效[13]。

2 紅細胞丙酮酸激酶活化劑

紅細胞丙酮酸激酶(pyruvate kinase of red blood cell,PK-R)使磷酸烯醇式丙酮酸和二磷酸腺苷變為丙酮酸和三磷酸腺苷,是糖酵解過程主要限速酶之一[14]。PK-R缺陷時,紅細胞內能量不足,不能維持其正常形態,在通過脾臟時容易被破壞,導致先天性溶血性貧血[15]。Mitapivat(AG-348)是小分子丙酮酸激酶變構激活劑,能夠提高PK-R的酶活性,恢復PK-R缺乏癥患者糖酵解途徑的活性[16]。臨床試驗表明,在使用Mitapivat后,50%PK-R缺乏癥患者血紅蛋白水平能夠提高1.0 g/L以上,且持續用藥可維持療效[17]。鐮狀細胞病(sickle cell disease,SCD)也是一種血紅蛋白病,也存在PK不足,這提示PK可作為血紅蛋白病的治療靶點[18]。β地貧小鼠模型的試驗證實,口服Mitapivat可以減輕IE,降低氧化應激,提高血紅蛋白水平,改善肝臟鐵過載[19]。一項開放、多中心、Ⅱ期臨床研究納入20例成人NTDT患者(5例α地貧,15例β地貧),探究Mitapivat在成人NTDT患者中的安全性和有效性,用藥前平均基線血紅蛋白水平≤10 g/dL,所有患者接受Mitapivat口服治療(2次/d,50 mg/次),6周后可根據治療反應調整至2次/d,100 mg/次,觀察24周;以治療第4～12周血紅蛋白水平至少1次較基線值上升超過1.0 g/dL為有效。研究結果顯示,16例(80%)患者治療有效[20]。

Etavopivat(FT-4202)是另外一種口服PK-R活化劑。有研究探討了Etavopivat的安全性、藥代動力學和藥效學特性,結果表明,口服Etavopivat可以降低2,3-二磷酸甘油酸水平,提高ATP水平,改善血紅蛋白攜氧親和力,且無明顯不良事件[21]。20例SCD患者隨機接受Etavopivat(300 mg/d,此后加量至600 mg/d)或安慰劑治療,共2周,Etavopivat(400 mg/d)治療有效者維持至12周。治療組73%的患者血紅蛋白水平提高≥1 g/dL,6例繼續治療者中5例的療效能夠維持,平均血紅蛋白水平提高1.39 g/dL[22]。一項使用Etavopivat治療的臨床試驗正在進行,并將研究對象擴展至地貧患者[23]。

3 膜鐵轉運蛋白抑制劑

膜鐵轉運蛋白(ferroportin,Fpn)是唯一已知的膜鐵輸出蛋白,鐵調素可與Fpn結合并誘導其降解,進而抑制十二指腸上皮細胞的鐵吸收和巨噬細胞的鐵再循環,維持機體的鐵穩態。由于地貧患者存在鐵過載和IE,鐵調素受抑制,Fpn功能紊亂,進而加重了地貧患者的鐵代謝紊亂和IE。因此,抑制Fpn可改善地貧患者的鐵代謝紊亂和IE[24]。

VIT-2763是一個口服鐵轉運蛋白抑制劑,與Fpn結合后,可以阻斷鐵輸出。給予β地貧小鼠口服不同劑量的VIT-2763(30 mg/kg、100 mg/kg),小鼠血清鐵蛋白水平分別下降77%、84%;同時,VIT-2763還能夠改善β地貧小鼠的IE,提高血紅蛋白水平[25]。有研究證實,VIT-2763耐受性良好,安全性與安慰劑相似,無嚴重不良反應;VIT-2763可通過影響鐵調素水平和鐵水平發揮其生物學作用[26]。

4 磷酸二酯酶-9抑制劑

環磷酸鳥苷(cyclic guanosine monophosphate,cGMP)特異性磷酸二酯酶-9(phosphodiesterase,PDEs-9)抑制劑(PDEs-9 inhibitor,PDE9i)能夠抑制細胞內cGMP水解。有研究證實,BAY73-6691(一種PDE9i)可以上調K562細胞內胎兒血紅蛋白(fetal hemoglobin, HbF)mRNA的表達[27]。IMR-687是另外一種PDE9i,動物實驗證實其特異性較BAY73-6691高,且不影響小鼠的認知功能,誘導HbF的能力較BAY73-6691強,可有效地減輕溶血癥狀[28],降低40%的年化栓塞危象發生率,安全性高[29]。IMR-687是通過誘導HbF表達而起效。個體發育過程中存在血紅蛋白類型的轉換,即由HbF轉為成人血紅蛋白(adult hemoglobin, HbA)。HbF由兩條α珠蛋白鏈和兩條γ珠蛋白鏈組成,而HbA由兩條α珠蛋白鏈和兩條β珠蛋白鏈組成,二者均具有攜氧能力,且HbF的攜氧能力強于HbA,以保障胎兒能夠自母體獲取氧傷。這一轉換源自γ珠蛋白基因關閉、β珠蛋白基因開放?？梢韵胂?在β地貧患者中,如果γ珠蛋白基因重新開放,就可以部分替代缺少的β珠蛋白鏈,產生HbF,恢復患者的部分攜氧能力。合并遺傳性HbF持續存在綜合征的β地貧患者貧血程度更輕,證實了這一設想[30]。因此諸多研究聚焦在誘導生成HbF治療β地貧[31]。給予β地貧小鼠口服IMR-687(30 mg/kg或60 mg/kg,共30 d)后發現,小鼠的血紅蛋白水平分別上升1.0 g/dL和1.5 g/dL,溶血癥狀明顯減輕[32]。

5 其它在研的靶向藥物

IMR-261是新型口服核因子紅系2相關因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)活化劑。氧化應激是β地貧的主要機制之一,且如前所述HbF水平和地貧嚴重程度存在緊密關聯;有研究證實,Nrf2活化劑可減少氧化應激水平,誘導HbF表達[33]。不但如此,活化Nrf2還可以增加β地貧細胞α珠蛋白穩定蛋白(α hemoglobin stabilizing protein,AHSP)的表達,而AHSP可以穩定冗余的α珠蛋白鏈,阻止其聚集成α珠蛋白四聚體,減輕β地貧的溶血癥狀[34]。IMR-261可以使得SCD患者紅細胞的γ珠蛋白基因表達提高4倍,并減輕SCD 和β地貧小鼠的溶血癥狀、改善其貧血程度[35]。hzMWTx-003是一個選擇性的跨膜絲氨酸蛋白酶6基因(transmembrane serine protease 6 gene,TMPRSS6)抗體。TMPRSS6基因主要在肝臟中表達,編碼Ⅱ型跨膜絲氨酸蛋白酶,能夠通過BMP-SMAD途徑抑制鐵調素的表達[36]。在野生型小鼠中,單次皮下注射hzMWTx-003即可誘導鐵調素表達。β地貧小鼠注射hzMWTx-003后,可觀察到hepcidin上調、IE減輕、貧血程度改善和脾臟的回縮[37]。

Minihepcidins是基于鐵調素構建的。如前所述,地貧患者的鐵調素受抑制,參與了鐵過載和IE,因此補充鐵調素可減輕地貧患者的鐵過載和IE。但是生理活性的鐵調素有25個氨基酸,分子量大、半衰期短,不適宜作為口服藥物。為此在保留其核心氨基酸基礎上,開發了含9個氨基酸的Minihepcidins[38]。動物實驗證實,Minihepcidins能夠延長地貧小鼠的紅細胞壽命,減輕IE,逆轉心臟的鐵過載[39]。

綜上所述,地貧的靶向藥物治療研究有很多新的突破,包括TGF-β靶向藥物、PK-R活化劑、Fpn抑制劑等等。這些藥物不再局限于促進γ珠蛋白基因轉錄、提高HbF合成,而是從不同機制、不同靶點、不同環節改善地貧的貧血程度和IE,體現了對地貧發病機制更加深入的了解和更加精準的治療。未來需要更多的臨床試驗去探索這些新藥的劑量、療效、不良反應和聯合用藥策略,以更好地治療地貧患者。