阿尔茨海默病以Aβ和Tau为靶点的免疫疗法研究进展①

张 宇 付 璐（吉林农业大学生命科学学院，长春 130118）

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的发病机制复杂且病因尚未明确，目前市面上仅有5 种药物获得FDA 批准，用于AD 的治疗，但这些药物都与神经递质相关，仅能够缓解症状，却无法有效延缓疾病进程。目前，研究者普遍认为，β 淀粉样蛋白（amyloid β，Aβ）或磷酸化微管结合蛋白（p-Tau）是AD 的主要致病物质。以其为靶点的免疫疗法主要是通过疫苗刺激机体产生靶标抗体或直接给予治疗性抗体对疾病进行治疗，能够减轻AD 病理改变，有望延缓或者阻止AD 的疾病进程。因此探究以Aβ 和Tau 为靶点的免疫疗法对于更好预防治疗AD具有重大意义。

1 AD

1.1 AD简介 AD俗称老年痴呆，是一种神经退行性疾病，通常发病于老年期，是世界上最常见的痴呆形式。随着人口老龄化速度的加快，AD 患病人数迅速增长，预计到2050 年，世界患此病人数将达到13 150 万［1］。AD 的主要临床表现为记忆力丧失、认知能力下降、行为障碍等，在发病后的10～20年因并发症而病死［2-4］。AD 患者脑中有三大病理学特征：Aβ聚积形成的淀粉样斑块沉积、p-Tau聚集而形成神经原纤维缠结和神经元丢失［5］。目前，AD 的病因和发病机制尚未明确，研究者普遍认为，Aβ 或p-Tau是AD的主要致病物质［6-7］。

1.2 AD 发病机制 AD 的发病机制非常复杂。在过去的几十年中，许多研究者对AD 的病因进行了研究，并建立起很多假说来阐述AD 的发病致病机制［4，8］。而其中最主要和最被广泛接受的集中假说分别为胆碱能学说、淀粉样蛋白级联假说与微管结合蛋白假说［9-11］。除了上述几种主流假说外还有基因突变学说、自由基氧化胁迫学说、线粒体功能障碍假说以及神经炎症假说等［4，8］。其中胆碱能学说最早被提出并在临床上得到应用，而淀粉级联假说和Tau 蛋白假说则是AD 免疫疗法研究的依据与热点［12］。

1.3 AD 免疫疗法 针对AD 的免疫疗法包括主动免疫和被动免疫2种。其中主动免疫是利用疫苗或者免疫原刺激机体产生靶向致病物质的特异性抗体，具有免疫原性强、持续时间长等特点；被动免疫则是向体内直接输入抗体，具有靶点明确、起效快、安全性好等特点。这些免疫疗法旨在清除AD 患者体内的致病物质、阻止致病物质的聚集或者抑制致病物质产生的神经细胞毒性作用［13］。在过去的十几年里，研究者展开了众多以Aβ和Tau为靶点的免疫疗法研究，并取得了一定成果［7，14］。

2 以Aβ为靶点的免疫疗法

2.1 治疗机制 在AD 研究的早期阶段，大多数研究者认为Aβ 是导致AD 发病的主要物质。1998年LAMBERT 等［15］首次提出淀粉样寡聚体假说，提出非纤维化的Aβ 寡聚体具有神经毒性，能够导致神经细胞死亡。2010 年，STEFANI［16］发现淀粉样蛋白可通过与细胞膜的相互作用产生细胞毒性。目前淀粉样级联假说受到人们的广泛关注，该假说认为Aβ 的聚集物，特别是其寡聚体形式，是产生神经元毒性和触发下游信号事件的主要物质，还能够导致Tau 的过度磷酸化和神经纤维缠结［17］。1997 年，SOLOMON 等［18］利用靶向Aβ N 端1～28 位氨基酸的抗体与Aβ 相结合，能够使纤维分解，并恢复多肽的溶解度。说明单克隆抗体能够干扰Aβ 的聚集，起到治疗效果。最近的一些研究表明通过清除外周血的Aβ有助于缓解AD病情［19］。

2.2 Aβ 主动免疫疗法 Aβ 主动免疫指通过接种疫苗刺激机体产生特异性抗体从而清除体内Aβ 的免疫疗法。SCHENK 等［20］在1999 年报道了首例体内免疫实验，利用Aβ42多肽对6周龄（发病前）以及11 月龄（病晚期）的AD 模型小鼠进行免疫，结果显示，对发病前AD 小鼠进行免疫能够阻止Aβ 斑块的形成以及神经营养不良的发展，并且能明显降低模型小鼠AD 样神经病理程度，从而延缓疾病进程。第1 个进入临床试验的主动疫苗是AN1792，遗憾的是由于有受试者产生了非感染性脑膜脑炎而被迫中止［21］。随后的研究发现，这种脑膜脑炎是由于T细胞产生的免疫反应引起的［22］。此后，人们则以不含T 细胞表位的Aβ1～15 以及更短的多肽做表位设计疫苗。在过去的18 年里，人们相继开发了第一、第二和第三代Aβ主动疫苗，其中，第三代DNA 疫苗AV-1959D 是将编码Aβ B 细胞表位（Aβ1～11）的基因融合至MultiTEP 平台，该疫苗在小鼠、兔子和非人类灵长类动物中都能够诱导产生有效Aβ 抗体［23-26］。2019 年，YANG 等［27］以诺如病毒（Nov）p 颗粒为载体，以Aβ1～6 为表位，构建了一种无标记嵌合蛋白疫苗，该疫苗可以在不激活有害的Aβ 特异性T 细胞的情况下诱导小鼠产生强Aβ 特异性体液免疫应答。2020 年FANG 等［28］报道了一种针对Aβ低聚物病理构象的新型重组12×（Aβ1～15-Th）嵌合疫苗，该疫苗在AD 模型小鼠中显示出明显的神经保护作用，是一种预防AD 的良好候选疫苗。同年我国学者SONG 等［29］开发出一种肽敏化树突状细胞疫苗，其以寡聚Aβ 为靶点，并能够防止自身免疫反应的发生。靶向Aβ 主动免疫疗法的临床试验进展情况如表1 所示，尽管其在动物水平上取得了良好的效果，但临床试验结果却并不理想，该治疗方法任重而道远。

表1 AD靶向Aβ主动免疫治疗临床试验总结Tab.1 Clinical trial summary of targeted Aβ active immunotherapy for AD

2.3 Aβ 被动免疫疗法 以Aβ 为靶点的被动免疫疗法是通过静脉注射特异性抗体以清除患者脑中的Aβ。从2016 年1 月至2019 年10 月共有17 个Aβ被动免疫治疗的临床试验报道。其中有8项试验没有达到预期的结果，并有5项试验在完成前中断［37］。Solanezumab 已经进入Ⅲ期临床试验，由于未达到预期的治疗而宣布失败。实验结果显示，虽然Solanezumab 治疗效果并不理想，但对AD 患者的认知下降具有一定的缓解作用。因此，研究者准备对该疫苗的无症状AD 患者重新进行Ⅲ临床试验［38-39］。值得注意的是，Biogen 公司研发的Aducanumab 抗体对于AD 患者具有较好的治疗效果，并于2019 年宣布向FDA 申请对Aducanumab 单抗的营销批准［40］。2018年我国学者HU 等［41］设计了一种新的单链可变片段（SCFV）单克隆抗Aβ31～35 抗体（SCFV17），这种抗体能够特异性地识别细胞外Aβ，通过调节炎症细胞因子和Aβ相关酶，有效减轻APP/PS1转基因小鼠的病理损伤，为AD免疫治疗提供一种新选择。此外，2020年，ACERO 等［42］设计了一种全新的单克隆抗体3B8，该抗体识别AD患者和3xTg-AD转基因小鼠脑组织中Aβn3（PE）和3～42中存在的2个构象表位，可能有助于未来AD的治疗和诊断。同年HETTMANN等［43］报道了另一种临床候选疫苗pbd-c06，该抗体是基于一种能与pglu3-Aβ 单体、寡聚体和纤维结合具有高特异性的小鼠前体抗体。pbd-c06 能够避免补体介导的炎症反应，以降低临床上血管生成性水肿的风险。以上结果为开发抗Aβ 抗体提供了有力支持，但是Aβ 被动免疫疗法依旧存在一些问题需要解决。比如如何提高疫苗的安全性，如何解决抗体的剂量依赖性等问题。Aβ 被动免疫疗法的临床试验进展如表2所示。

表2 AD靶向Aβ被动免疫治疗临床试验总结Tab.2 Clinical trial summary of targeted Aβ passive immunotherapy for AD

3 以Tau蛋白为靶点的免疫疗法

3.1 治疗机制 AD 的第二大病理特征是磷酸化Tau 蛋白形成的神经元缠结。随着人们对AD 发病机制研究的深入，Tau 蛋白逐渐进入研究中心，成为研究的热点［48］。Tau 是一种微管相关蛋白，主要存在于中枢神经系统的神经元中，在星形胶质细胞和小胶质细胞中也有表达［49］。Tau 能通过特殊的结合位点（3R 和4R 区域）与微管结合起到稳定微管的作用。保持微管的稳定性，对保持细胞骨架和轴突运输的完整性起着重要作用。到目前为止，至少已经鉴定出31 个具有生理功能的磷酸化位点。而其他位点（例如Ser235、Ser 262、Ser 293、Ser 324、Ser 356和Thr 231）的磷酸化可能导致Tau 的病理性过度磷酸化。过度磷酸化的Tau 与微管的相互作用丧失，并作为神经原纤维缠结（neurotibrillary tangles，NFTs）在神经元中积累［50-52］。此外，Tau 聚集体能够阻碍内质网和线粒体的功能，导致氧化应激的产生，进而放大Tau 聚集［53］。目前的免疫治疗包括防止病理性Tau聚集、稳定微管和阻断Tau磷酸化。

3.2 Tau主动免疫疗法 人类首个靶向Tau的疫苗是AADvac1，该疫苗针对Tau 蛋白的3 个位点pThr23、pThr217、pThr181。该疫苗是以钥孔戚血蓝蛋白（KLH）为载体，旨在诱导产生靶向Tau-Tau 相互作用的抗体DC8E8［54］。2013 年NOVAK 等［55］在奥地利开展了AADvac1 的Ⅰ期临床试验。主要治疗轻度至中度的50～85岁AD患者。实验结果显示，在30例参与者中，29例产生了IgG 免疫反应，AADvac1具有良好的安全性和免疫原性。随后，开展了AADvac1 的Ⅱ期临床试验，其结果尚未公布。ACI-35 是一种以脂质体为基础的疫苗，该疫苗含有一种合成的磷酸化肽，用于模拟PS396/PS404处Tau蛋白的磷酸化表位。2013 年THEUNIS 等［56］利用该疫苗分别对野生型以及Tau-p301L AD 模型小鼠进行免疫，结果显示，疫苗能够在野生型小鼠以及Taup301L AD 模型小鼠中诱导产生强有力的抗体反应，且没有引起炎症反应，表现出良好的安全性［57］。靶向Tau 的主动免疫疗法虽然兴起得比较晚，但在AD的治疗方面显示出了极大的优势［46-47］。目前靶向Tau蛋白的主动免疫疗法临床进展情况如表3所示。

表3 AD靶向Tau主动免疫治疗临床试验总结Tab.3 Clinical trial summary of targeted Tau active immunotherapy for AD

3.3 Tau 被动免疫疗法 靶向p-Tau 的被动免疫是通过抗体识别病理p-Tau，从而降低病理p-Tau 聚集、阻断其传播或者对其进行清除。被动免疫与主动免疫相比，具有更好的特异性，并降低了免疫的不良反应［58］。

BIIB092 是人源化的IgG4 单克隆抗Tau 抗体，该抗体能够识别Tau 的N 端序列，从而降低脑脊髓液中游离Tau 的水平［59-60］。该抗体目前正在进行Ⅱ期临床试验［50-51］。ABBV-8E12 是一种针对病理Tau 聚集体的单克隆抗体，该抗体可以识别Tau 的N 端序列，初步研究表明，在p301sTau 转基因小鼠中，ABBV-8E12 单克隆抗体能够显著降低小鼠脑神经原纤维病理和不溶性Tau含量。第一阶段临床试验中对30 例进行性核上性麻痹患者进行了单一剂量ABBV-8E12的测试，ABBV-8E12表现出良好的安全性和耐受性。在Ⅱ期临床试验中利用轻度AD 患者，评估了多剂量ABBV-8E12的安全性和长期耐受性，并评估其延缓认知能力下降的能力，这项研究预计将于2021年完成［61-62］。RO7105705是一种靶向人Tau 所有6 种亚型N 端的单克隆抗体，对Tau 单体以及寡聚体均有较好的靶向性，临床前实验显示RO7105705 减少了p301L Tau 转基因小鼠脑中的Tau 病理和血浆Tau 水平，并在2016 年进行的Ⅰ期临床试验中显示出了良好的安全性。随后，RO7105705 抗体进入了Ⅱ期临床试验，这项研究预计到2021 年完成［63］。综上所述，目前以Tau 为靶点的免疫疗法已经取得了一定的进展，而越来越多的研究表明Tau 与AD 的相关性优于Aβ，因此Tau 免疫疗法前景广阔。靶向Tau蛋白的被动免疫疗法临床进展情况如表4所示。

表4 AD靶向Tau被动免疫治疗临床试验总结Tab.4 Clinical trial summary of targeted Tau immunotherapy for AD

4 展望

免疫疗法对于改善AD 的病理进程具有显著效果，尤其是以Aβ和Tau为靶点的免疫疗法能够显著改善AD 模型小鼠的认知。但是随着对AD 致病物质研究逐步深入，人们发现Aβ以及Tau蛋白有多种不同聚集形式，更有研究者指出，Aβ 具有一定生理学功能。因此，如何使AD 免疫疗法能够准确作用于具有致病力的Aβ 与Tau，从而提高AD 免疫疗法的有效性与安全性依旧是未来的研究重点。此外，越来越多的研究表明AD 是一种复杂的多因素疾病，除病理蛋白外，疾病的级联反应还涉及炎症和遗传因素，这些因素会加剧疾病的恶性循环，因此很难用单一治疗方法来阻止或预防疾病的进展。需要利用联合免疫的治疗方法来克服该病的复杂性，未来双靶点和多靶点免疫疗法将成为AD 免疫疗法的发展趋势。而针对Aβ 和Tau 的联合免疫具有很大的治疗潜力，很多研究正在进行中。由于AD 的病灶在脑部，对于AD 免疫疗法来说，抗体的血脑屏障透过率对于抗体是否可以在体内发挥作用有着关键作用，通过改造抗体来增加血脑屏障透过率也将成为免疫疗法未来的发展趋势之一。总体而言，AD 免疫疗法具有深远前景，同样面临着巨大挑战。探究AD 的发病机制，找到合适的治疗靶点及干预时机，研发出安全有效的AD 治疗药物仍需后续研究。