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本文聚焦抗淀粉样蛋白 -β(Aβ)免疫疗法,阐述其作为阿尔茨海默病(AD)治疗手段的研究进展。借助转基因小鼠模型,深入探究 Aβ 免疫疗法的作用机制、疗效及副作用,为优化疗法、降低风险提供重要依据。
背景
抗淀粉样蛋白 -β(Aβ)被动免疫疗法获 FDA 批准,是阿尔茨海默病(AD)研究的重大进展。像 lecanemab 和 donanemab 等单克隆抗体,能有效清除 AD 患者大脑中的淀粉样蛋白,减缓认知能力下降,支持了淀粉样蛋白级联假说。不过,Aβ 免疫疗法存在淀粉样蛋白相关影像学异常(ARIA)的副作用,这促使人们利用小鼠模型开展逆向转化研究,以深入了解该疗法的机制。
转基因小鼠模型
在 Aβ 免疫疗法的研发和分析中,多种转基因小鼠模型发挥了重要作用。例如,PDAPP 小鼠过表达含印第安纳突变(V717F)的人 β- 淀粉样前体蛋白(APP),6 - 9 个月开始出现淀粉样斑块,22 个月有广泛的脑淀粉样血管病(CAA);5XFAD 小鼠携带 5 个家族性 AD 突变,1.5 个月就开始积累斑块,与 APOE 基因敲入小鼠杂交可研究 APOE 基因型对淀粉样变的影响 。不同小鼠模型在 Aβ 沉积年龄、CAA 程度等方面各有特点,为研究提供了多样化的视角。
抗 Aβ 单克隆抗体
针对 Aβ 的单克隆抗体众多,部分已进入临床试验或临床应用。许多成功的抗体靶向 Aβ 的 N 端表位,如 10D5、3D6 等,能有效清除斑块;也有针对 C 端的抗体,但效果相对较弱。FDA 批准的 Aducanumab、Lecanemab 和 Donanemab 等,作用机制和靶点各有差异。此外,研究还探索了去除 Fc 段的抗体片段、单链可变片段(scFv)等,以优化抗体治疗效果。
Aβ 斑块的清除
研究抗 Aβ 免疫疗法的主要病理终点是减少实质 Aβ 斑块水平。早期主动免疫疗法研究显示,对 11 个月大的 PDAPP 小鼠用 Aβ42 免疫,可显著降低大脑 Aβ 水平;被动免疫疗法研究发现,外周注射抗体能快速进入大脑并持续发挥作用。不同抗体在清除 Aβ 斑块的效果上存在差异,N 端靶向抗体通常更有效,且抗体直接注入大脑或使用 scFv 形式,都展现出一定的斑块清除能力 。
年龄、性别和治疗时机的影响
小鼠年龄会影响抗 Aβ 免疫疗法的疗效,老年小鼠接受治疗后,微出血增加,提示年轻小鼠模型可能无法完全反映疗法在老年 AD 患者中的效果。性别方面,部分研究显示雄性和雌性小鼠对免疫疗法的反应存在差异,影响 Aβ 清除和转移。治疗时机上,Lecanemab 和 Donanemab 等在斑块形成前给药可预防斑块形成,治疗后能持续降低 Aβ 水平,但停药一段时间后 Aβ 水平可能回升。
ARIA 的风险
为降低 ARIA 风险,研发了新型抗体。如 SAR228810 可有效预防斑块形成,且不引起微血管改变和炎症浸润;5C8H5 能清除斑块,同时不显著增加小胶质细胞激活和微出血频率。改变抗体给药方式,如脑室内注射,也可降低 ARIA 风险,但仍存在清除机制和临床应用的问题。
血管功能障碍
抗淀粉样蛋白免疫疗法的 ARIA 副作用引发了对脑血管渗漏和破裂机制的关注。小鼠模型研究发现,被动免疫疗法可能导致血管破裂,如 β1 小鼠单克隆抗体治疗 21 个月大的 APP23 小鼠,会使出血增加,这可能与血管淀粉样损伤有关。
脑淀粉样血管病(CAA)
CAA 是人类 ARIA 的主要风险因素,常见于 AD 患者大脑,其淀粉样蛋白主要沉积在脑血管中,与白质损伤、脑出血等相关。小鼠模型研究发现,抗体治疗可清除 CAA,但也可能增加 CAA 和微出血。不同抗体对血管淀粉样蛋白的结合和清除能力不同,这对预测临床 ARIA 发生具有重要意义。
血脑屏障(BBB)完整性
抗 Aβ 免疫疗法会导致小鼠颅内出血,表现为铁蛋白染色升高。BBB 破坏可通过血管周围纤维蛋白原积累来证明,治疗还会引起细胞外基质降解酶活性上调、BBB 在 MRI 上显示破坏等。BBB 破坏会导致外周免疫细胞浸润,引发神经炎症,影响血管完整性。
神经炎症
Aβ 免疫疗法会引起神经炎症,主要表现为小胶质细胞的变化。早期研究发现,接受主动 Aβ42 免疫的个体,小胶质细胞数量和分支增加。在小鼠模型中,抗 Aβ 抗体治疗会使小胶质细胞快速激活,其清除斑块可能由 Fc 受体介导,但长期影响尚不明确,且细胞因子在其中的作用也有待进一步研究。
神经元功能障碍
小鼠模型显示,Aβ 免疫疗法具有神经保护功能,但需要更多研究来明确神经元功能恢复情况。在 tau 相关变化方面,部分研究表明抗体治疗可减少磷酸化 tau 积累,但也有研究未发现 tau 变化。在突触标记方面,不同抗体和治疗方式对突触数量的影响各异。此外,免疫疗法在神经元完整性和功能、小鼠行为等方面也有不同表现,且早期保护作用可能与中和可溶性毒性 Aβ 有关。
APOE 基因型的作用
APOE 基因型对晚发性 AD 影响重大,APOE4 会增加 AD 发病风险和 ARIA 发生率,APOE2 则有相反作用。在小鼠模型研究中,APOE4 小鼠在接受 Aβ 免疫疗法后,小胶质细胞 / 巨噬细胞水平更高,提示 APOE4 基因型影响小胶质细胞表型,进一步研究其对免疫疗法的影响至关重要。
结论
抗 Aβ 免疫疗法在 AD 治疗上取得了一定进展,但仍存在诸多问题。未来需进一步研究抗体进入中枢神经系统的途径、Aβ 清除机制、APOE 基因型的影响等。小鼠模型在研究这些问题上具有重要价值,有助于优化治疗方案,降低 ARIA 等副作用,推动 AD 治疗的发展。