地中海贫血靶向药物治疗研究进展▲

廖桂萍 刘冬梅 周天红 尹晓林

中国人民解放军联勤保障部队第九二三医院血液科,广西南宁市 530021

【提要】 地中海贫血(地贫)是全球最常见的遗传性疾病,输血和祛铁是目前主要的治疗手段,但仍缺乏有效的药物治疗。随着对地贫发病机制的深入了解,越来越多的靶点可以用于地贫的治疗,以罗特西普为代表的靶向药物陆续出现,部分已经进入临床,提示地贫的治疗正在迈向靶向治疗时代。本文就地贫靶向药物的治疗研究进展做一综述。

地中海贫血(以下简称为地贫)是最常见的遗传性疾病,是由于血红蛋白α/β链合成减少或缺如而导致的先天性溶血性贫血。根据贫血的严重程度和输血的需求,分为输血依赖型地贫(transfusion dependent thalassemia,TDT)和非输血依赖型地贫(non-transfusion dependent thalassemia,NTDT);根据受累的珠蛋白,分为α地贫和β地贫[1]。TDT和NTDT需要规律或不规律的输血治疗,然而血制品十分紧张,且输血治疗带来的铁过载会引起全身多个脏器(内分泌腺、心脏等)损伤[2],需要昂贵的祛铁治疗。造血干细胞移植和基因治疗可以根治地贫,但前者只适用于少部分患者,后者仍在探索中[3]。既往地贫的治疗药物,主要包括羟基脲、沙利度胺、地西他滨等,这些药物通过非特异性地开放γ珠蛋白基因,可改善α/β珠蛋白的失衡,但由于其靶向性不够强,安全性和有效性有限,不适合长期使用。随着地贫发病机制研究的进展,越来越多可用于治疗地贫的靶点得以发现,针对这些靶点开发出的靶向药物,使地贫的药物治疗进入一个新的时代。本文就地贫靶向药物治疗研究进展做一综述。

1 转化生长因子-β靶向药物

无效造血(ineffective erythropoiesis,IE)是指红细胞在未成熟时被破坏,导致红细胞生成障碍。β珠蛋白链合成障碍,冗余的α珠蛋白链沉积于早期红细胞膜,通过过渡活化Smad2/3而导致红细胞凋亡[4],这是β地贫的主要发病机制。罗特西普融合人免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G1的Fc结构域和激活素受体ⅡB(activin receptor type Ⅱ B,ActRⅡB)的胞外结构域,通过靶向结合转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β超家族配体,阻断Smad2/3信号通路活化,从而恢复晚期红细胞成熟,提高机体正常红细胞水平,最终改善β地贫的IE[5]。实验研究证实,罗特西普可以改善β地贫小鼠的IE,提高血红蛋白水平,减轻铁过载[4]。

一项早期的临床研究纳入31例TDT患者和33例NTDT患者,前期剂量爬坡后,接受较高剂量(0.6～1.25 mg/kg)罗特西普的患者中,58%的NTDT患者血红蛋白提高≥1.5 g/dL,81%的TDT患者红细胞输注量减少≥20%;与治疗前12周相比,81%TDT患者在研究过程的任意12周内,输血负担减少≥20%;71%NTDT患者在接受治疗的12周内,平均血红蛋白较基线增加≥1.0 g/dL,45%NTDT患者增加≥1.5 g/dL[6]。BELIEVE 试验是一项随机双盲、安慰剂对照、多中心的Ⅲ期临床研究,纳入336例TDT患者,按2 ∶1比例随机分组,分别接受罗特西普治疗(治疗组)和安慰剂治疗(安慰剂组),以治疗第13～24周时红细胞输注量与基线相比减少≥33%为有效。结果表明,治疗组和安慰剂组的有效率分别为21.4%和4.5%,分别有10.7%和1.8%患者的能够脱离输血8周以上[7]。BEYOND研究是一项针对NTDT患者的随机双盲、多中心、安慰剂对照Ⅱ期临床研究,共纳入145例NTDT患者,同样按2 ∶1比例进行随机分组,分别接受罗特西普治疗(治疗组)和安慰剂治疗(安慰剂组),以无输血时治疗第13～24周的连续12周平均血红蛋白水平较基线升高≥1.0 g/dL为有效,治疗组和安慰剂组的有效率分别为77.1%和0%[8]。以上说明,罗特西普能够减少TDT患者和NTDT患者的输血负担,部分NTDT患者甚至可以脱离输血治疗,疗效确切,因此罗特西普作为第一个红细胞成熟剂被批准上市使用。罗特西普的主要不良反应包括骨痛、头痛、肌痛、关节痛,绝大多数不影响继续用药[7-8]。值得注意的是,在BELIEVE研究中,罗特西普组有8例(3.6%)患者出现栓塞并发症,均有脾切除术史[7],提示有脾切除术史患者接受罗特西普治疗时,需要特别注意防范栓塞并发症。

罗特西普可以促进地贫患者的红细胞成熟,减少输血负担,减轻铁过载。在BELIEVE 研究中,罗特西普可显著地降低血清铁蛋白水平[7];然而磁共振结果表示,肝脏铁浓度并没有明显下降,提示罗特西普可引起铁的重新分布[9]。这一作用可能与铁调素有关,铁调素是铁代谢的关键调节因子,可以阻止铁从十二指肠上皮细胞的吸收,抑制铁从巨噬细胞再循环进入血浆[10]。在对骨髓异常增生综合征的研究中,治疗后,罗特西普组与红细胞生成相关的生物标志物(促红细胞生成素、红铁酮、可溶性转铁蛋白受体1、网织红细胞计数)较基线显著增加,提示罗特西普在骨髓异常增生综合征中的作用机制与促进红细胞成熟和网织红细胞增多有关[11]。此外在罗特西普治疗地贫研究中也发现促红细胞生成素、红铁酮、生长分化因子(growth differentiation factor,GDF)15、可溶性转铁蛋白受体1和网织红细胞分别上升了93%、51%、59%、66%和112%[10]。

罗特西普用于TDT患者的疗效不如NTDT患者显著,为进一步提高疗效,也有探索联合用药的研究。联合应用罗特西普和Tmprss6基因的反义核苷酸后,地贫小鼠的血红蛋白水平上升值大于单独应用[12],表明未来可以探索不同机制的药物联合应用治疗地贫的效果。

Sotatercept是另外一种靶向TGF-β信号通路的配体陷阱,主要靶向GDF11和activin B,已经上市用于治疗肺动脉高压患者。一项Ⅱ期临床试验纳入16例TDT患者和30例NTDT患者,以连续24周输血量减少≥20%和血红蛋白连续12周上升≥1.0 g/dl为有效。结果表明,该药物耐受性良好,用药剂量≥0.1 mg/kg时,NTDT患者的有效率为60%,4例TDT患者在药物剂量为1.0 mg/kg时有效[13]。

2 红细胞丙酮酸激酶活化剂

红细胞丙酮酸激酶(pyruvate kinase of red blood cell,PK-R)使磷酸烯醇式丙酮酸和二磷酸腺苷变为丙酮酸和三磷酸腺苷,是糖酵解过程主要限速酶之一[14]。PK-R缺陷时,红细胞内能量不足,不能维持其正常形态,在通过脾脏时容易被破坏,导致先天性溶血性贫血[15]。Mitapivat(AG-348)是小分子丙酮酸激酶变构激活剂,能够提高PK-R的酶活性,恢复PK-R缺乏症患者糖酵解途径的活性[16]。临床试验表明,在使用Mitapivat后,50%PK-R缺乏症患者血红蛋白水平能够提高1.0 g/L以上,且持续用药可维持疗效[17]。镰状细胞病(sickle cell disease,SCD)也是一种血红蛋白病,也存在PK不足,这提示PK可作为血红蛋白病的治疗靶点[18]。β地贫小鼠模型的试验证实,口服Mitapivat可以减轻IE,降低氧化应激,提高血红蛋白水平,改善肝脏铁过载[19]。一项开放、多中心、Ⅱ期临床研究纳入20例成人NTDT患者(5例α地贫,15例β地贫),探究Mitapivat在成人NTDT患者中的安全性和有效性,用药前平均基线血红蛋白水平≤10 g/dL,所有患者接受Mitapivat口服治疗(2次/d,50 mg/次),6周后可根据治疗反应调整至2次/d,100 mg/次,观察24周;以治疗第4～12周血红蛋白水平至少1次较基线值上升超过1.0 g/dL为有效。研究结果显示,16例(80%)患者治疗有效[20]。

Etavopivat(FT-4202)是另外一种口服PK-R活化剂。有研究探讨了Etavopivat的安全性、药代动力学和药效学特性,结果表明,口服Etavopivat可以降低2,3-二磷酸甘油酸水平,提高ATP水平,改善血红蛋白携氧亲和力,且无明显不良事件[21]。20例SCD患者随机接受Etavopivat(300 mg/d,此后加量至600 mg/d)或安慰剂治疗,共2周,Etavopivat(400 mg/d)治疗有效者维持至12周。治疗组73%的患者血红蛋白水平提高≥1 g/dL,6例继续治疗者中5例的疗效能够维持,平均血红蛋白水平提高1.39 g/dL[22]。一项使用Etavopivat治疗的临床试验正在进行,并将研究对象扩展至地贫患者[23]。

3 膜铁转运蛋白抑制剂

膜铁转运蛋白(ferroportin,Fpn)是唯一已知的膜铁输出蛋白,铁调素可与Fpn结合并诱导其降解,进而抑制十二指肠上皮细胞的铁吸收和巨噬细胞的铁再循环,维持机体的铁稳态。由于地贫患者存在铁过载和IE,铁调素受抑制,Fpn功能紊乱,进而加重了地贫患者的铁代谢紊乱和IE。因此,抑制Fpn可改善地贫患者的铁代谢紊乱和IE[24]。

VIT-2763是一个口服铁转运蛋白抑制剂,与Fpn结合后,可以阻断铁输出。给予β地贫小鼠口服不同剂量的VIT-2763(30 mg/kg、100 mg/kg),小鼠血清铁蛋白水平分别下降77%、84%;同时,VIT-2763还能够改善β地贫小鼠的IE,提高血红蛋白水平[25]。有研究证实,VIT-2763耐受性良好,安全性与安慰剂相似,无严重不良反应;VIT-2763可通过影响铁调素水平和铁水平发挥其生物学作用[26]。

4 磷酸二酯酶-9抑制剂

环磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphate,cGMP)特异性磷酸二酯酶-9(phosphodiesterase,PDEs-9)抑制剂(PDEs-9 inhibitor,PDE9i)能够抑制细胞内cGMP水解。有研究证实,BAY73-6691(一种PDE9i)可以上调K562细胞内胎儿血红蛋白(fetal hemoglobin, HbF)mRNA的表达[27]。IMR-687是另外一种PDE9i,动物实验证实其特异性较BAY73-6691高,且不影响小鼠的认知功能,诱导HbF的能力较BAY73-6691强,可有效地减轻溶血症状[28],降低40%的年化栓塞危象发生率,安全性高[29]。IMR-687是通过诱导HbF表达而起效。个体发育过程中存在血红蛋白类型的转换,即由HbF转为成人血红蛋白(adult hemoglobin, HbA)。HbF由两条α珠蛋白链和两条γ珠蛋白链组成,而HbA由两条α珠蛋白链和两条β珠蛋白链组成,二者均具有携氧能力,且HbF的携氧能力强于HbA,以保障胎儿能够自母体获取氧伤。这一转换源自γ珠蛋白基因关闭、β珠蛋白基因开放。可以想象,在β地贫患者中,如果γ珠蛋白基因重新开放,就可以部分替代缺少的β珠蛋白链,产生HbF,恢复患者的部分携氧能力。合并遗传性HbF持续存在综合征的β地贫患者贫血程度更轻,证实了这一设想[30]。因此诸多研究聚焦在诱导生成HbF治疗β地贫[31]。给予β地贫小鼠口服IMR-687(30 mg/kg或60 mg/kg,共30 d)后发现,小鼠的血红蛋白水平分别上升1.0 g/dL和1.5 g/dL,溶血症状明显减轻[32]。

5 其它在研的靶向药物

IMR-261是新型口服核因子红系2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)活化剂。氧化应激是β地贫的主要机制之一,且如前所述HbF水平和地贫严重程度存在紧密关联;有研究证实,Nrf2活化剂可减少氧化应激水平,诱导HbF表达[33]。不但如此,活化Nrf2还可以增加β地贫细胞α珠蛋白稳定蛋白(α hemoglobin stabilizing protein,AHSP)的表达,而AHSP可以稳定冗余的α珠蛋白链,阻止其聚集成α珠蛋白四聚体,减轻β地贫的溶血症状[34]。IMR-261可以使得SCD患者红细胞的γ珠蛋白基因表达提高4倍,并减轻SCD 和β地贫小鼠的溶血症状、改善其贫血程度[35]。hzMWTx-003是一个选择性的跨膜丝氨酸蛋白酶6基因(transmembrane serine protease 6 gene,TMPRSS6)抗体。TMPRSS6基因主要在肝脏中表达,编码Ⅱ型跨膜丝氨酸蛋白酶,能够通过BMP-SMAD途径抑制铁调素的表达[36]。在野生型小鼠中,单次皮下注射hzMWTx-003即可诱导铁调素表达。β地贫小鼠注射hzMWTx-003后,可观察到hepcidin上调、IE减轻、贫血程度改善和脾脏的回缩[37]。

Minihepcidins是基于铁调素构建的。如前所述,地贫患者的铁调素受抑制,参与了铁过载和IE,因此补充铁调素可减轻地贫患者的铁过载和IE。但是生理活性的铁调素有25个氨基酸,分子量大、半衰期短,不适宜作为口服药物。为此在保留其核心氨基酸基础上,开发了含9个氨基酸的Minihepcidins[38]。动物实验证实,Minihepcidins能够延长地贫小鼠的红细胞寿命,减轻IE,逆转心脏的铁过载[39]。

综上所述,地贫的靶向药物治疗研究有很多新的突破,包括TGF-β靶向药物、PK-R活化剂、Fpn抑制剂等等。这些药物不再局限于促进γ珠蛋白基因转录、提高HbF合成,而是从不同机制、不同靶点、不同环节改善地贫的贫血程度和IE,体现了对地贫发病机制更加深入的了解和更加精准的治疗。未来需要更多的临床试验去探索这些新药的剂量、疗效、不良反应和联合用药策略,以更好地治疗地贫患者。