Eli Lilly 前兩天公佈了他的減重新藥 Tirzepatide 的第三期臨床試驗結果，在它的 SURMOUNT-1 臨床試驗裡，試驗者在服用了 72 週的 Tirzepatide 後減了 24 公斤 [1]。
有兩種第二型糖尿病藥物也可以用來減重，一種是 SGLT-2 (sodium glucose cotransporter 2) inhibitors，另一種是 GLP-1R (glucagon-like peptide-1 receptor) agonist。GLP-1R agonist 會在血糖升高的時候刺激體內胰島素的分泌，目前市面上的藥物有 Novo Nordisk 的注射型藥物 Ozempic 和口服藥 Rybelsus，減重方面則以產品名 Wegovy 販售，有效成分皆為 semaglutide，常見副作用為噁心(44%)、反胃、嘔吐(24%)和腹瀉(30%)，有些人會因為腸胃道的副作用而停用，而 Tirzepatide 此類的副作用則少於 7% [1]。
Tirzepatide 是個 39 個氨基酸長的 peptide，和 Semaglutide 不同的地方在於它不只是 GLP-1R agonist，也是 GIP (glucose-dependent insulinotropic polypeptide)， 因此在 pre-clinical 和 clinical trials 裡控制血糖和體重的表現都比 GLP-1R agonist 要好 [3]。SURMOUNT-1 臨床試驗共有兩千五百多人，劑量為 10 mg 和 15 mg 的人，體重減了 22 - 24 公斤左右，有 96% 的人平均體重至少減了 5%。劑量為 5 mg 的人，平均減了 16 公斤，89% 的人平均體重減了至少 5% [1]。Tirzepatide 不只可以用來減重，也可用來控制糖尿病，在之前的 SURPASS-2 臨床試驗中，Tirzepatide 的表現不管在控制血糖還是在減重上，都比 semaglutide 還要好 [4, 5]，因此 Lilly 這隻藥未來很有可能打敗 Novo Nordisk 現有的市場 [6]。
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>Tirzepatide protein sequence
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Lilly 已於去年年底送 FDA 審核，預計今年年中會有結果。Ozempic 是 Novo Nordisk 在 2021 年最賺錢的產品，一年的銷售額就有 $3.4B [7]，而它的 Wegovy 在去年六月得到 FDA 許可用於減重後，幫 Novo Nordisk 在 2021 年賺了 $1.2B [8]，由於歐美減重的需求很大，Novo Nordisk 很看好 Wegovy，預估在 2025 年銷售額會超過 $3.72B [9]。如果 Lilly 的 Tirzepatide 通過 FDA 核准，不管在糖尿病用藥上，或是在減重上，很有可能會瓜分掉很大的市場。
Eli Lilly 最近表現不錯，它的 OLUMIANT® (baricitinib) 在去年得到 FDA EUA 可用來治療新冠患者，而用來治療鬼剃頭的第三期臨床試驗結果也不錯，很有可能今年也拿到 FDA，和 Pfizer 的 ritlecitinib 搶市場。
相關文章：究竟誰會拿下鬼剃頭治療藥物的市場？
Articles:
1. Eli Lilly / Lilly's tirzepatide delivered up to 22.5% weight loss in adults with obesity or overweight in SURMOUNT-1
2. Mayo Clinic / GLP-1 agonists: Diabetes drugs and weight loss
3. Drug Bank - Tirzepatide
4. Lilly's SURPASS-2 results published in The New England Journal of Medicine show tirzepatide achieved superior A1C and body weight reductions compared to injectable semaglutide in adults with type 2 diabetes
5. Tirzepatide versus Semaglutide Once Weekly in Patients with Type 2 Diabetes. NEJM (2022)
6. SURMOUNT-able: Lilly's tirzepatide clears high bar set by Novo's Wegovy in obesity
7. FIERCE Pharma / Eli Lilly talks up 'long-term' game plan for tirzepatide launch, but don't expect major sales early on
8. Biopharma Dive / Novo sees fast growth ahead of obesity drugs despite production hurdles
9. FIERCE Pharma / Novo Nordisk, citing strong Wegovy demand, doubles 2025 sales target for obesity franchise
2022-08-10 update:
FDA Approves New Drug Treatment for Chronic Weight Management, First Since 2014
FIERCE Pharma / Novo Nordisk, Eli Lilly poised to divvy up obesity market that could be worth $50B in 2030: analysts
2022年4月30日 星期六
2022年4月16日 星期六
究竟誰會拿下鬼剃頭治療藥物的市場？
這兩天查資料的時候才發現，原來圓形禿(alopecia areata, AA)，又稱鬼剃頭，是一種自體免疫疾病(autoimmune disease)，是因為免疫 T 細胞攻擊毛囊所造成的落髮，目前並沒有 FDA 核准，專門針對圓形禿的藥物，現在的治療方法主要是每四到六週於患部施打皮質類固醇(corticosteroids)，雖然沒什麼副作用，但無法阻止新長的頭髮掉落。另一種治療方法則是使用 Minoxidil，於 1970 年被研發出來，至一種血管擴張劑(peripheral vasodilator agent)，主要是用來治療高血壓，由於其口服要有嚴重副作用，後來被限制只能用於治療嚴重的高血壓。1987 年的時候研發出其外用藥，因為可以促進毛髮生長，主要被用來治療雄性禿(androgenic alopecia)，在美國屬於 OTC (over-the-counter)，後來用拿來治療圓形禿，作用機制至今不明 [1]。
鬼剃頭(AA)，就是如大家所知，頭上有一小塊部位禿掉，雖然大部分發生在頭部，但偶爾也會出現在臉上（例如眉毛、睫毛或鬍子），或是身體其他部位。全球大約有 147 百萬人受此病困擾，它的平均發病年齡為 25 到 35 歲，但其他年齡層也會發生，有其他自體免疫疾病的人得到的機會比較高，例如乾癬(psoriasis)、甲狀腺疾病(thyroid disease)，或是白斑病(vitiligo)[2]。大概五成的人會出現一個或多個部位禿掉，而且會在一年內自己好，但是約有一半的人會反覆發作，好了又禿，禿了又好。其中 10-35% 嚴重一點的最後會全禿，甚至是全身毛髮都掉光(alopecia totalis)，目前還沒有美國 FDA 和歐盟 EMA 核准的治療藥物，因此針對此病的藥物需求還滿大的 [3]。
常見的自體免疫疾病有紅斑性狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)、類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis, RA)、多發性硬化症(multiple sclerosis, MS)，和乾癬／牛皮癬等等，大部分都和 JAK/STAT 訊息傳導有關，JAK 有四種：JAK1, JAK2, JAK3 和 TYK2。目前市面上和研發中、用來治療這些疾病的 JAK inhibitors 大多針對多個 JAKs。Incyte 的 ruxolitinib 針對的是 JAK1/JAK2，為第一個通過 FDA 的 JAK 抑制劑 [4]，2011 年以產品名 Jakafi 用於治療骨髓纖維化(myelofibrosis)，後於 2021 年時成為第一個得到 FDA 核准的外用 JAK 抑制劑(topical JAK inhibitor)，以產品名 Opzelura 用於治療異位性皮膚炎 [5]，之後申請用來治療白斑病(vitiligo)，但目前尚未核准 [6]。Pfizer 的 tofacitinib 是第一代的 JAK inhibitor，可以抑制 JAK1/JAK2/JAK3 (JAK3 >> JAK2 > JAK1)，2012 年時得到 FDA 許可，以產品名 Xeljanz 用來治療類風濕性關節炎，之後用陸續通過核准用於治療乾癬、潰瘍性結腸炎(Ulcerative Colitis)、僵直性脊椎炎(Ankylosing Spondylitis)和其他種類的關節炎[7]。
目前所知只針對 JAK3 的抑制劑只有 Vertex 的 decernotinib (VX509) 和 Pfizer 的 ritlecitinib，目的是想避免跟免疫無關的不良反應。Vertex 主要是是針對類風濕性關節炎，不過後來體外實驗發現 decernotinib 似乎也會抑制 JAK1 [8]。前面說過，AA 是因為免疫 T 免疫細胞攻擊毛囊所造成的，2015 年的一篇研究顯示，單單殺手 T 細胞(cytotoxic CD8+ T cells)就足以已讓老鼠出現鬼剃頭的症狀，但當他們把 ruxolitinib 或 tofacitinib 塗在掉毛的部位七週後，毛又開始長出來了呢！然後在十二週內，毛就完全長好長滿了 [9]。之後同一組研究團隊又發現，JAK1 和 JAK3 抑制劑都可以有效地讓毛髮重新長出來，但是 JAK2 不行。而 JAK1 和 JAK3 的不同在於很多細胞組織都有表現 JAK1，但是只有造血細胞(hematopoietic cells)表現 JAK3，而且只要抑制 JAK3 就足以讓毛髮恢復生長，可以免去抑制 JAK1 帶來的副作用，例如貧血、膽固醇和三酸甘油酯升高等等 [3, 10]。
目前看來，只有 Pfizer 的 ritlecitinib 是只針對 JAK3 的抑制劑，他們也在去年年底發出第二三期臨床試驗的好消息，不過在治療禿頭的戰局中，還有個強勁的對手 -- Eli Lilly 和 Incyte 合作的 OLUMIANT® (baricitinib) 今年年初才公佈他們第三期床試驗的結果，至少有 80% 的症狀嚴重患者在使用 52 週後，90% 的毛髮都長回來了 [11]。這邊要提一下，OLUMIANT 是 FDA 核准用來治療類風濕性關節炎的藥，在疫情期間得到 FDA 的 EUA [12]，可用於治療住院的新冠患者。不過，OLUMIANT 是 JAK1/JAK2 抑制劑，FDA 在去年年底發出聲明，在去年年底發出聲明，Xeljanz 和 Olumiant 有引發嚴重心臟相關疾病、癌症、血栓和死亡的風險 [13]，所以最後誰會拿到 AA 的市場呢？讓我們繼續看下去！
Articles:
1. Minoxidil. T Badri et al, StatPerls (2021)
2. Alopecia Areata. NIH
3. Evaluating the Therapeutic Potential of Ritlecitinib for the Treatment of Alopecia Areata. Ramírez-Marín et al, Drug Des Devel Therapy (2022)
4. The arrival of JAK inhibitors: advancing the treatment of immune and hematologic disorders. Y Furumoto et al, BioDrugs (2013)
5. Incyte Announces U.S. FDA Approval of Opzelura™ (ruxolitinib) Cream, a Topical JAK Inhibitor, for the Treatment of Atopic Dermatitis (2021)
6. FDA Orders Incyte to Wait for Review of Vitiligo Treatment (March 2022)
7. Xeljanz FDA Approval History
8. DM Schwartz et al, JAK inhibition as a therapeutic strategy for immune and inflammatory diseases. Nature Reviews Drug Discovery (2017)
9. L Xing et al, Alopecia areata is driven by cytotoxic T lymphocytes and is reversed by JAK inhibition. Nature Medicine (2014)
10. Z Dai et al, Selective inhibition of JAK3 signaling is sufficient to reverse alopecia areata. JCI Insight (2021)
11. Nearly 40% of Adults with Alopecia Areata Taking OLUMIANT® 4-mg Saw at Least 80% Scalp Hair Coverage at 52 Weeks in Lilly's Pivotal Phase 3 Studies (March 2022)
12. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes Drug Combination for Treatment of COVID-19 (Nov 2020)
13. FDA requires warnings about increased risk of serious heart-related events, cancer, blood clots, and death for JAK inhibitors that treat certain chronic inflammatory conditions (Dec 2021)
鬼剃頭(AA)，就是如大家所知，頭上有一小塊部位禿掉，雖然大部分發生在頭部，但偶爾也會出現在臉上（例如眉毛、睫毛或鬍子），或是身體其他部位。全球大約有 147 百萬人受此病困擾，它的平均發病年齡為 25 到 35 歲，但其他年齡層也會發生，有其他自體免疫疾病的人得到的機會比較高，例如乾癬(psoriasis)、甲狀腺疾病(thyroid disease)，或是白斑病(vitiligo)[2]。大概五成的人會出現一個或多個部位禿掉，而且會在一年內自己好，但是約有一半的人會反覆發作，好了又禿，禿了又好。其中 10-35% 嚴重一點的最後會全禿，甚至是全身毛髮都掉光(alopecia totalis)，目前還沒有美國 FDA 和歐盟 EMA 核准的治療藥物，因此針對此病的藥物需求還滿大的 [3]。
常見的自體免疫疾病有紅斑性狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)、類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis, RA)、多發性硬化症(multiple sclerosis, MS)，和乾癬／牛皮癬等等，大部分都和 JAK/STAT 訊息傳導有關，JAK 有四種：JAK1, JAK2, JAK3 和 TYK2。目前市面上和研發中、用來治療這些疾病的 JAK inhibitors 大多針對多個 JAKs。Incyte 的 ruxolitinib 針對的是 JAK1/JAK2，為第一個通過 FDA 的 JAK 抑制劑 [4]，2011 年以產品名 Jakafi 用於治療骨髓纖維化(myelofibrosis)，後於 2021 年時成為第一個得到 FDA 核准的外用 JAK 抑制劑(topical JAK inhibitor)，以產品名 Opzelura 用於治療異位性皮膚炎 [5]，之後申請用來治療白斑病(vitiligo)，但目前尚未核准 [6]。Pfizer 的 tofacitinib 是第一代的 JAK inhibitor，可以抑制 JAK1/JAK2/JAK3 (JAK3 >> JAK2 > JAK1)，2012 年時得到 FDA 許可，以產品名 Xeljanz 用來治療類風濕性關節炎，之後用陸續通過核准用於治療乾癬、潰瘍性結腸炎(Ulcerative Colitis)、僵直性脊椎炎(Ankylosing Spondylitis)和其他種類的關節炎[7]。
目前所知只針對 JAK3 的抑制劑只有 Vertex 的 decernotinib (VX509) 和 Pfizer 的 ritlecitinib，目的是想避免跟免疫無關的不良反應。Vertex 主要是是針對類風濕性關節炎，不過後來體外實驗發現 decernotinib 似乎也會抑制 JAK1 [8]。前面說過，AA 是因為免疫 T 免疫細胞攻擊毛囊所造成的，2015 年的一篇研究顯示，單單殺手 T 細胞(cytotoxic CD8+ T cells)就足以已讓老鼠出現鬼剃頭的症狀，但當他們把 ruxolitinib 或 tofacitinib 塗在掉毛的部位七週後，毛又開始長出來了呢！然後在十二週內，毛就完全長好長滿了 [9]。之後同一組研究團隊又發現，JAK1 和 JAK3 抑制劑都可以有效地讓毛髮重新長出來，但是 JAK2 不行。而 JAK1 和 JAK3 的不同在於很多細胞組織都有表現 JAK1，但是只有造血細胞(hematopoietic cells)表現 JAK3，而且只要抑制 JAK3 就足以讓毛髮恢復生長，可以免去抑制 JAK1 帶來的副作用，例如貧血、膽固醇和三酸甘油酯升高等等 [3, 10]。
目前看來，只有 Pfizer 的 ritlecitinib 是只針對 JAK3 的抑制劑，他們也在去年年底發出第二三期臨床試驗的好消息，不過在治療禿頭的戰局中，還有個強勁的對手 -- Eli Lilly 和 Incyte 合作的 OLUMIANT® (baricitinib) 今年年初才公佈他們第三期床試驗的結果，至少有 80% 的症狀嚴重患者在使用 52 週後，90% 的毛髮都長回來了 [11]。這邊要提一下，OLUMIANT 是 FDA 核准用來治療類風濕性關節炎的藥，在疫情期間得到 FDA 的 EUA [12]，可用於治療住院的新冠患者。不過，OLUMIANT 是 JAK1/JAK2 抑制劑，FDA 在去年年底發出聲明，在去年年底發出聲明，Xeljanz 和 Olumiant 有引發嚴重心臟相關疾病、癌症、血栓和死亡的風險 [13]，所以最後誰會拿到 AA 的市場呢？讓我們繼續看下去！
Articles:
1. Minoxidil. T Badri et al, StatPerls (2021)
2. Alopecia Areata. NIH
3. Evaluating the Therapeutic Potential of Ritlecitinib for the Treatment of Alopecia Areata. Ramírez-Marín et al, Drug Des Devel Therapy (2022)
4. The arrival of JAK inhibitors: advancing the treatment of immune and hematologic disorders. Y Furumoto et al, BioDrugs (2013)
5. Incyte Announces U.S. FDA Approval of Opzelura™ (ruxolitinib) Cream, a Topical JAK Inhibitor, for the Treatment of Atopic Dermatitis (2021)
6. FDA Orders Incyte to Wait for Review of Vitiligo Treatment (March 2022)
7. Xeljanz FDA Approval History
8. DM Schwartz et al, JAK inhibition as a therapeutic strategy for immune and inflammatory diseases. Nature Reviews Drug Discovery (2017)
9. L Xing et al, Alopecia areata is driven by cytotoxic T lymphocytes and is reversed by JAK inhibition. Nature Medicine (2014)
10. Z Dai et al, Selective inhibition of JAK3 signaling is sufficient to reverse alopecia areata. JCI Insight (2021)
11. Nearly 40% of Adults with Alopecia Areata Taking OLUMIANT® 4-mg Saw at Least 80% Scalp Hair Coverage at 52 Weeks in Lilly's Pivotal Phase 3 Studies (March 2022)
12. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes Drug Combination for Treatment of COVID-19 (Nov 2020)
13. FDA requires warnings about increased risk of serious heart-related events, cancer, blood clots, and death for JAK inhibitors that treat certain chronic inflammatory conditions (Dec 2021)
2021年11月6日 星期六
大腦和安慰劑效應(placebo effect)的關係
早在四百多年前，科學家們就知道安慰劑的效用(placebo effect)，但是不知道原理為什麼。安慰劑效應的相反是 nocebo effect，兩者有何不同？舉個例來說，如果仿間流傳吃西藥對身體不好，病人就會覺得自己吃了藥以後身體哪都不舒服，這就是 nocebo effect。但是當人家跟他說喝鹼性水就會好，然後他喝了鹼性水之後，真得覺得病痛都消失了，這就是 placebo effect。
大部分 placebo effect 和 nocebo effect 的研究是來自 placebo analgesia 和 nocebo hyperalgesia，也就是安慰劑讓人有止痛的感覺，和反安慰劑效應讓人感覺更痛。管理和調節痛覺的神經迴路為 periaqueductal gray (PAG) - rostral ventromedial medulla (RVM) pathway，當大腦接收到疼痛的感覺後，一部份會經由 PAG 送到 RVM，然後 RVM 處理過後，再送到脊髓神經線路。
相關文章：貴的藥讓你覺得副作用比較大
到底為什麼安慰劑會有效用？可能目前大家會覺得是因為心理作用，大腦告訴你有效或沒效，然後心理影響生理。澳洲墨爾本大學和雪梨大學的科學家們，合作做了一個研究，想知道大腦到底在安慰劑效用裡扮演了什麼角色，於是找來了 27 位平均年齡 23 歲的志願者參與一個研究，在他們的手臂上戴了一個熱電擊(thermode)，這個熱電擊會加熱到一個讓人感到有點痛的溫度。之後，研究者們拿了三個藥膏，分別是止痛藥膏(pain reliver, lidocaine)、助痛藥膏(pain inducer, capsaicin)，塗了會變更痛，和普通的凡士林(Vaseline)，然後在參與者們手臂上被熱電擊燙到的地方塗藥膏，跟他們說，他們被塗的是哪一種藥膏，但其實三種都是凡士林。
兩天過後，問參與者有什麼感覺，同時用 fMRI 觀察他們的腦部變化，看腦中哪個部位變得很活躍。大部分的參與者都感覺到比較不痛(placebo effect)，或是感覺變得更痛(nocebo effect)。有三分之一的人在塗了止痛藥膏後都覺得有變得比較不痛，有超過一半的人覺得塗了助痛藥膏後，真的有變得比較痛。而這些感受，有反映在 fMRI 的結果上，參與者們的大腦裡，管理和調節痛覺的 PAG-RVM pathway，不管是安慰劑效應，還是 nocebo effect，都出現不同的反應。差別在於安慰劑效應會讓 RVM 變得活躍，但是降低 PAG 的活躍度，而 nocebo effect 則相反，PAG 變得活躍，RVM 的活耀度則變低。
Articles:
Science / Why do placebos work? Scientists identify key brain pathway (Oct 2021)
EurekAlert / Brainstem pathway modulates pain in placebo effect (Oct 2021)
Papers:
L Crawford et al, Brainstem mechanisms of pain modulation: a within-subjects 7T fMRI study of Placebo Analgesic and Nocebo Hyperalgesic Responses. J Neurosci (2021)
大部分 placebo effect 和 nocebo effect 的研究是來自 placebo analgesia 和 nocebo hyperalgesia，也就是安慰劑讓人有止痛的感覺，和反安慰劑效應讓人感覺更痛。管理和調節痛覺的神經迴路為 periaqueductal gray (PAG) - rostral ventromedial medulla (RVM) pathway，當大腦接收到疼痛的感覺後，一部份會經由 PAG 送到 RVM，然後 RVM 處理過後，再送到脊髓神經線路。
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到底為什麼安慰劑會有效用？可能目前大家會覺得是因為心理作用，大腦告訴你有效或沒效，然後心理影響生理。澳洲墨爾本大學和雪梨大學的科學家們，合作做了一個研究，想知道大腦到底在安慰劑效用裡扮演了什麼角色，於是找來了 27 位平均年齡 23 歲的志願者參與一個研究，在他們的手臂上戴了一個熱電擊(thermode)，這個熱電擊會加熱到一個讓人感到有點痛的溫度。之後，研究者們拿了三個藥膏，分別是止痛藥膏(pain reliver, lidocaine)、助痛藥膏(pain inducer, capsaicin)，塗了會變更痛，和普通的凡士林(Vaseline)，然後在參與者們手臂上被熱電擊燙到的地方塗藥膏，跟他們說，他們被塗的是哪一種藥膏，但其實三種都是凡士林。
兩天過後，問參與者有什麼感覺，同時用 fMRI 觀察他們的腦部變化，看腦中哪個部位變得很活躍。大部分的參與者都感覺到比較不痛(placebo effect)，或是感覺變得更痛(nocebo effect)。有三分之一的人在塗了止痛藥膏後都覺得有變得比較不痛，有超過一半的人覺得塗了助痛藥膏後，真的有變得比較痛。而這些感受，有反映在 fMRI 的結果上，參與者們的大腦裡，管理和調節痛覺的 PAG-RVM pathway，不管是安慰劑效應，還是 nocebo effect，都出現不同的反應。差別在於安慰劑效應會讓 RVM 變得活躍，但是降低 PAG 的活躍度，而 nocebo effect 則相反，PAG 變得活躍，RVM 的活耀度則變低。
Articles:
Science / Why do placebos work? Scientists identify key brain pathway (Oct 2021)
EurekAlert / Brainstem pathway modulates pain in placebo effect (Oct 2021)
Papers:
L Crawford et al, Brainstem mechanisms of pain modulation: a within-subjects 7T fMRI study of Placebo Analgesic and Nocebo Hyperalgesic Responses. J Neurosci (2021)
2021年9月18日 星期六
有了這個突變就不會得阿茲海默症了嗎？
這篇是快兩年前的新聞，本來想分享的，結果拖了一下疫情就來惹，然後就拖到現在。QQ
阿茲海默症有兩種：早發性(early-onset)和晚發性(late-onset, LOAD)。早發性是遺傳造成的，通常在四、五十歲左右就會出現症狀，晚發性的病因則不清楚，主要是老化，隨著年齡增長的病的機率越高，通常都是六十歲之後才開始出現症狀。早發性阿滋海默症主要是因為 PSEN1 (presenilin 1)、PSEN2 和 APP (amyloid protein precursor) 帶有突變，導致 β-amyloid (Aβ) 和 tau 堆積。除此之外，近來也發現 APOE4 也是致病基因之一。
相關文章：利用 ASO 治療阿茲海默症
不過之前發現，有位女性雖然帶有突變，照理說在五十歲前就會發病，但她在七十歲以後才出現輕微失智的症狀，當他到麻省綜合醫院(MGH)做腦部影像檢查時，引起了神經心理學家 Dr. Yakeel Quiroz 的注意。
這位女士是哥倫比亞人，來自全世界最大的遺傳性阿茲海默症家族，他的祖先是一對巴斯克人夫妻(Basque)，在三百多年前移居到哥倫比亞，這個家族目前約有六千人，其中有一千兩百人的 PSN1 帶有 E280A 這個突變，這個突變會產生大量的 Aβ，造成 Aβ 堆積。這個大家族裡帶有 E280A 的人中，有一半在在 44 歲以前就出現輕微的認知障礙(mild cognitive impairment, MCI)，然後在 49 歲以前出現失智症狀，他們也參與了 crenezumab 的臨床試驗。
這位女士讓人訝異的點是腦部 PET 影像顯示她的腦中雖然有大量的 Aβ 堆積，但是她在七十幾歲才出現輕微的認知障礙，比他的親戚晚了三十年，而且他的 Aβ 堆積比他親戚還多，值得注意的是他腦中的 tau 相對的少，這表示光是 Aβ 堆積不足以造成阿茲海默症，tau 才是主要原因嗎？Dr. Quiroz 想知道為什麼他的 Aβ 那麼多，但症狀卻那麼晚才出現，於是定序了其他和阿茲海默症有關的基因，結果發現他的 APOE3 帶有罕見的 Christchurch mutation (APOE3ch, R136S)。這個突變是於 1987 年在紐西蘭基督城(Christchurch)發現的，但是幾乎只出現在拉丁裔中，而兩個 copies 都帶有這個突變的機率大約是百萬分之一，而這位女士就是那個之一。
APOE 的功能是運送脂肪和膽固醇到表皮組織和腦部，因此也被認為和心血管疾病有關。APOE 基因是 polymorphic，有三種 isofoms (3 alleles, ε2, ε3, ε4)，主要不同為其中兩個氨基酸：APOE2 (C112/C158), APOE3 (C112/R158) & APOE4 (R112/R158)；可以有六種組合：ε2/ε2, ε2/ε3, ε2/ε4, ε3/ε3, ε3/ε4, ε4/ε4。其中 APOE4 被認為是阿茲海默症的致病基因之一，APOE2 比較少見但有研究顯示它會降低心血管疾病和 AD 致病機率，APOE3 目前屬於中性。大多數人帶的都是 APOE3，之前有研究顯示，在歐美亞非人種中，非洲人帶有 APOE4 的機率最高，東亞人帶 APOE4 的機率較低，且帶 APOE2 的機率較高。
要怎麼知道是 APOE3 基督城突變是延緩 AD 的原因？他們先是測試 APOE3 對 Aβ 的影響，發現在有 APOE3 的情況下，Aβ 會結塊(aggregates)，但是在 APOE3ch 的情況下，結塊的情況比較低，和有 APOE2 的情形差不多。另外，R136S 這個突變點剛好和 LDLR (lipoprotein receptors)，還有醣分子 heparan sulphate proteoglycans (HSPGs) 的結合有關，相較於 APOE3，APOE2 和 APOE3ch 和 LDLR 的結合度比較低。HSPGs 被認為會促進 Aβ 堆積和吸收細胞外的 tau，APOE3 和 HSPG 的結合會讓 tau 擴散到其他神經細胞，他們比較了不同 APOE 和 HSPGs 的結合度(binding affinity)，發現 APOE3ch 和 HSPGs 的結合度最低。
不過，也有人對此感到懷疑，原因是這位女士跟大家一樣帶好幾千個基因突變，要怎麼確定不是其他突變帶來的益處？另外，這個家族有七人帶有一個基督城突變，但還是很早就出現症狀，難道一定要兩個 copy 都有突變才會有效果嗎？但是，要是真的和 APOE3/heparin 的結合有關，那麼阻斷這個結合有可能成為治療阿茲海默症的方法之ㄧ。
Articles:
STAT / She was destined to get early Alzheimer’s, but didn’t. Did a rare mutation protect her? (Nov 2019)
KA Zalocusky et al, An Alzheimer’s-disease-protective APOE mutation. Nature Medicine (2019)
Papers:
JF Arboleda-Velasquez et al, Resistance to autosomal dominant Alzheimer’s disease in an APOE3 Christchurch homozygote: a case report. Nature Medicine (2019)
Zhou et al, Non-coding variability at the APOE locus contributes to the Alzheimer’s risk. Nature Comm (2019)
ME Belloy et al, A Quarter Century of APOE and Alzheimer's Disease: Progress to Date and the Path Forward. Neuron (2019)
阿茲海默症有兩種：早發性(early-onset)和晚發性(late-onset, LOAD)。早發性是遺傳造成的，通常在四、五十歲左右就會出現症狀，晚發性的病因則不清楚，主要是老化，隨著年齡增長的病的機率越高，通常都是六十歲之後才開始出現症狀。早發性阿滋海默症主要是因為 PSEN1 (presenilin 1)、PSEN2 和 APP (amyloid protein precursor) 帶有突變，導致 β-amyloid (Aβ) 和 tau 堆積。除此之外，近來也發現 APOE4 也是致病基因之一。
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不過之前發現，有位女性雖然帶有突變，照理說在五十歲前就會發病，但她在七十歲以後才出現輕微失智的症狀，當他到麻省綜合醫院(MGH)做腦部影像檢查時，引起了神經心理學家 Dr. Yakeel Quiroz 的注意。
這位女士是哥倫比亞人，來自全世界最大的遺傳性阿茲海默症家族，他的祖先是一對巴斯克人夫妻(Basque)，在三百多年前移居到哥倫比亞，這個家族目前約有六千人，其中有一千兩百人的 PSN1 帶有 E280A 這個突變，這個突變會產生大量的 Aβ，造成 Aβ 堆積。這個大家族裡帶有 E280A 的人中，有一半在在 44 歲以前就出現輕微的認知障礙(mild cognitive impairment, MCI)，然後在 49 歲以前出現失智症狀，他們也參與了 crenezumab 的臨床試驗。
這位女士讓人訝異的點是腦部 PET 影像顯示她的腦中雖然有大量的 Aβ 堆積，但是她在七十幾歲才出現輕微的認知障礙，比他的親戚晚了三十年，而且他的 Aβ 堆積比他親戚還多，值得注意的是他腦中的 tau 相對的少，這表示光是 Aβ 堆積不足以造成阿茲海默症，tau 才是主要原因嗎？Dr. Quiroz 想知道為什麼他的 Aβ 那麼多，但症狀卻那麼晚才出現，於是定序了其他和阿茲海默症有關的基因，結果發現他的 APOE3 帶有罕見的 Christchurch mutation (APOE3ch, R136S)。這個突變是於 1987 年在紐西蘭基督城(Christchurch)發現的，但是幾乎只出現在拉丁裔中，而兩個 copies 都帶有這個突變的機率大約是百萬分之一，而這位女士就是那個之一。
APOE 的功能是運送脂肪和膽固醇到表皮組織和腦部，因此也被認為和心血管疾病有關。APOE 基因是 polymorphic，有三種 isofoms (3 alleles, ε2, ε3, ε4)，主要不同為其中兩個氨基酸：APOE2 (C112/C158), APOE3 (C112/R158) & APOE4 (R112/R158)；可以有六種組合：ε2/ε2, ε2/ε3, ε2/ε4, ε3/ε3, ε3/ε4, ε4/ε4。其中 APOE4 被認為是阿茲海默症的致病基因之一，APOE2 比較少見但有研究顯示它會降低心血管疾病和 AD 致病機率，APOE3 目前屬於中性。大多數人帶的都是 APOE3，之前有研究顯示，在歐美亞非人種中，非洲人帶有 APOE4 的機率最高，東亞人帶 APOE4 的機率較低，且帶 APOE2 的機率較高。
要怎麼知道是 APOE3 基督城突變是延緩 AD 的原因？他們先是測試 APOE3 對 Aβ 的影響，發現在有 APOE3 的情況下，Aβ 會結塊(aggregates)，但是在 APOE3ch 的情況下，結塊的情況比較低，和有 APOE2 的情形差不多。另外，R136S 這個突變點剛好和 LDLR (lipoprotein receptors)，還有醣分子 heparan sulphate proteoglycans (HSPGs) 的結合有關，相較於 APOE3，APOE2 和 APOE3ch 和 LDLR 的結合度比較低。HSPGs 被認為會促進 Aβ 堆積和吸收細胞外的 tau，APOE3 和 HSPG 的結合會讓 tau 擴散到其他神經細胞，他們比較了不同 APOE 和 HSPGs 的結合度(binding affinity)，發現 APOE3ch 和 HSPGs 的結合度最低。
不過，也有人對此感到懷疑，原因是這位女士跟大家一樣帶好幾千個基因突變，要怎麼確定不是其他突變帶來的益處？另外，這個家族有七人帶有一個基督城突變，但還是很早就出現症狀，難道一定要兩個 copy 都有突變才會有效果嗎？但是，要是真的和 APOE3/heparin 的結合有關，那麼阻斷這個結合有可能成為治療阿茲海默症的方法之ㄧ。
Articles:
STAT / She was destined to get early Alzheimer’s, but didn’t. Did a rare mutation protect her? (Nov 2019)
KA Zalocusky et al, An Alzheimer’s-disease-protective APOE mutation. Nature Medicine (2019)
Papers:
JF Arboleda-Velasquez et al, Resistance to autosomal dominant Alzheimer’s disease in an APOE3 Christchurch homozygote: a case report. Nature Medicine (2019)
Zhou et al, Non-coding variability at the APOE locus contributes to the Alzheimer’s risk. Nature Comm (2019)
ME Belloy et al, A Quarter Century of APOE and Alzheimer's Disease: Progress to Date and the Path Forward. Neuron (2019)
2021年8月1日 星期日
腺病毒疫苗引起血栓的可能機制
有兩篇，一篇是從 mRNA 角度，一篇是從 protein interaction 的角度。
五月時 CBC 報導的那篇研究是猜測腺病毒疫苗，也就是 AZ 和 J&J 疫苗，造成罕見血栓(vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia, VITT)的可能原因。這篇德國研究目前還只是刊在 ResearchSquare 上的 pre-print，尚未經過 peer-review，不過還滿有意思的，之前沒想過這個可能性。 簡單來說，原因就是 alternative splicing events。腺病毒疫苗和 mRNA 疫苗的差別，除了是否用病毒載體外，就是一個是 DNA，一個是 mRNA。（感覺好像在講廢話 XD）
現在想想一個正常基因在細胞內表現會發生的事：
1. DNA transcribed to RNA
2. RNA splicing
3. mRNA translated to polypeptide
這篇研究認為，問題就出在第二步。腺病毒進入細胞後，帶有 Spike ORF 的 DNA 序列轉錄成 RNA，然後就在這個地方，出現了額外的 RNA splicing，這個 RNA splicing 的結果就是產生了不同 truncated Spike，有的可能少了 C-terminus，有的可能少了 N-terminus，使可以到處游來游去的 soluble Spike，而這些到處遊走的 soluble Spike 就會到處和細胞表面的 ACE2 結合，當它們和血管細胞上的 ACE2 結合的話，就會造成血栓。
Figure / Predicted splicing sites within Spike ORF (E Kowarz et al, 2021)
他們用線上程式 SpliceRover online 和 Alternative Splice Site Predictor (ASSP) 分析比較 AZ 和 JJ 疫苗的 Spike sequence，發現 AZ 疫苗用的 Spike 序列比 JJ 的序列預測出來 RNA splicing sites 多(AZ: 24, JJ: 20)，這也許是為什麼 J&J 的血栓比例比 AZ 少了十倍。兩個疫苗都是 codon optimized Spike (GenBank: YP_009724390.1; Ref Seq: NC_045512.2)。
"The AZ sequence was deduced from a publication which describes the use of the GeneArt codon optimizer (Fisher Scientific), while the Johnson & Johnson sequence was obtained directly from the Janssen company (kindly provided by Roland Zahn)."
mRNA 疫苗沒這個問題，因為它們直接到第三步。有人認為，如果能夠把 DNA 序列 codon optimized 到沒有 RNA splicing sites 的話，也許就能解決出現血栓的問題。
有興趣的可以看原論文，他們有做 RT-PCR 和 luciferase assay 測是否有 RNA splicing 的狀況。
CBC / Researchers claim mystery of rare blood clots tied to COVID-19 vaccines solved, but experts urge caution
原論文：E Kowarz et al, “Vaccine-Induced Covid-19 Mimicry” Syndrome: Splice reactions within the SARS-CoV-2 Spike open reading frame result in Spike protein variants that may cause thromboembolic events in patients immunized with vector-based vaccines" (DOI: 10.21203/rs.3.rs-558954/v1)
AZ ChAdOx1nCoV-19 疫苗的論文：N van Doremalen et al, ChAdOx1 nCoV-19 vaccine prevents SARS-CoV-2 pneumonia in rhesus macaques. Nature (2020)
第二篇是加拿大 McMaster 大學的研究，之前說要收集打 AZ 疫苗後血栓患者的血液來研究，沒想到動作還挺快的，竟然還發表在 Nature 惹呢！
腺病毒疫苗引起的罕見血栓 VITT 有點類似 heparin 引發的血栓 HIT (heparin-induced thrombocytopenia)。血小板內有個蛋白叫 PF4，當血小板被活化後，便會把 PF4 釋放到血液裡。HIT 發生的是因為 heparin 會和 PF4 上一個特定的部位結合，兩者結合後會使 PF4 形成 tetramers，然後使 PF4 裡的一個 70 個氨基酸長的 neoepitopes 暴露出來，有些人體內的 IgG 會和 PF4 的這個 neoepitopes 結合，然後活化更多血小板。
註：heparin 是一個很大的多醣(polysaccharide)
VITT 和 HIT 相像的地方在於 VITT 患者體內有抗 PF4 的抗體，但是不需要有 heparin 就可以造成血栓，為什麼呢？因為 VITT 患者體內的某個 IgG 和 HIT 患者體內的 IgG 都是和 PF4 上的同一個地方結合嘛？還是和 heparin 用同一個 PF4 上的 binding site 呢？
他們拿了 VITT 患者的血液來測試，發現不需要有 heparin，患者的血液就可以活化血小板。之後，他們用 mutagenesis 找出了 PF4 上和患者血液中 IgG 的結合片段，結果發現這個片段和 heparin 在 PF4 上的 binding site 是一樣的，也就是說 VITT 患者裡的抗體本身在沒有 heparin 得情況下就可以活化血小板。
雖說是找到了造化血小板的 binding site，但還是不知道為什麼某些人在打了疫苗後體內會出現這種罕見的抗體。
CBC / McMaster lab to screen for rare antibody that causes blood clots after AstraZeneca vaccination
McMaster News / McMaster researchers identify how VITT happens
TN / Exact Mechanism of Vaccine-Induced Blood Disorders Identified
McMaster Platelet Immunology Lab / Antibody Epitopes in VITT
A Huynh et al, Antibody epitopes in vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia. Nature (2021)
五月時 CBC 報導的那篇研究是猜測腺病毒疫苗，也就是 AZ 和 J&J 疫苗，造成罕見血栓(vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia, VITT)的可能原因。這篇德國研究目前還只是刊在 ResearchSquare 上的 pre-print，尚未經過 peer-review，不過還滿有意思的，之前沒想過這個可能性。 簡單來說，原因就是 alternative splicing events。腺病毒疫苗和 mRNA 疫苗的差別，除了是否用病毒載體外，就是一個是 DNA，一個是 mRNA。（感覺好像在講廢話 XD）
現在想想一個正常基因在細胞內表現會發生的事：
1. DNA transcribed to RNA
2. RNA splicing
3. mRNA translated to polypeptide
這篇研究認為，問題就出在第二步。腺病毒進入細胞後，帶有 Spike ORF 的 DNA 序列轉錄成 RNA，然後就在這個地方，出現了額外的 RNA splicing，這個 RNA splicing 的結果就是產生了不同 truncated Spike，有的可能少了 C-terminus，有的可能少了 N-terminus，使可以到處游來游去的 soluble Spike，而這些到處遊走的 soluble Spike 就會到處和細胞表面的 ACE2 結合，當它們和血管細胞上的 ACE2 結合的話，就會造成血栓。
Figure / Predicted splicing sites within Spike ORF (E Kowarz et al, 2021)
他們用線上程式 SpliceRover online 和 Alternative Splice Site Predictor (ASSP) 分析比較 AZ 和 JJ 疫苗的 Spike sequence，發現 AZ 疫苗用的 Spike 序列比 JJ 的序列預測出來 RNA splicing sites 多(AZ: 24, JJ: 20)，這也許是為什麼 J&J 的血栓比例比 AZ 少了十倍。兩個疫苗都是 codon optimized Spike (GenBank: YP_009724390.1; Ref Seq: NC_045512.2)。
"The AZ sequence was deduced from a publication which describes the use of the GeneArt codon optimizer (Fisher Scientific), while the Johnson & Johnson sequence was obtained directly from the Janssen company (kindly provided by Roland Zahn)."
mRNA 疫苗沒這個問題，因為它們直接到第三步。有人認為，如果能夠把 DNA 序列 codon optimized 到沒有 RNA splicing sites 的話，也許就能解決出現血栓的問題。
有興趣的可以看原論文，他們有做 RT-PCR 和 luciferase assay 測是否有 RNA splicing 的狀況。
CBC / Researchers claim mystery of rare blood clots tied to COVID-19 vaccines solved, but experts urge caution
原論文：E Kowarz et al, “Vaccine-Induced Covid-19 Mimicry” Syndrome: Splice reactions within the SARS-CoV-2 Spike open reading frame result in Spike protein variants that may cause thromboembolic events in patients immunized with vector-based vaccines" (DOI: 10.21203/rs.3.rs-558954/v1)
AZ ChAdOx1nCoV-19 疫苗的論文：N van Doremalen et al, ChAdOx1 nCoV-19 vaccine prevents SARS-CoV-2 pneumonia in rhesus macaques. Nature (2020)
第二篇是加拿大 McMaster 大學的研究，之前說要收集打 AZ 疫苗後血栓患者的血液來研究，沒想到動作還挺快的，竟然還發表在 Nature 惹呢！
腺病毒疫苗引起的罕見血栓 VITT 有點類似 heparin 引發的血栓 HIT (heparin-induced thrombocytopenia)。血小板內有個蛋白叫 PF4，當血小板被活化後，便會把 PF4 釋放到血液裡。HIT 發生的是因為 heparin 會和 PF4 上一個特定的部位結合，兩者結合後會使 PF4 形成 tetramers，然後使 PF4 裡的一個 70 個氨基酸長的 neoepitopes 暴露出來，有些人體內的 IgG 會和 PF4 的這個 neoepitopes 結合，然後活化更多血小板。
註：heparin 是一個很大的多醣(polysaccharide)
VITT 和 HIT 相像的地方在於 VITT 患者體內有抗 PF4 的抗體，但是不需要有 heparin 就可以造成血栓，為什麼呢？因為 VITT 患者體內的某個 IgG 和 HIT 患者體內的 IgG 都是和 PF4 上的同一個地方結合嘛？還是和 heparin 用同一個 PF4 上的 binding site 呢？
他們拿了 VITT 患者的血液來測試，發現不需要有 heparin，患者的血液就可以活化血小板。之後，他們用 mutagenesis 找出了 PF4 上和患者血液中 IgG 的結合片段，結果發現這個片段和 heparin 在 PF4 上的 binding site 是一樣的，也就是說 VITT 患者裡的抗體本身在沒有 heparin 得情況下就可以活化血小板。
雖說是找到了造化血小板的 binding site，但還是不知道為什麼某些人在打了疫苗後體內會出現這種罕見的抗體。
CBC / McMaster lab to screen for rare antibody that causes blood clots after AstraZeneca vaccination
McMaster News / McMaster researchers identify how VITT happens
TN / Exact Mechanism of Vaccine-Induced Blood Disorders Identified
McMaster Platelet Immunology Lab / Antibody Epitopes in VITT
A Huynh et al, Antibody epitopes in vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia. Nature (2021)
2021年7月24日 星期六
CRISPR-Cas9 基因治療（下）-- 遺傳性澱粉樣蛋白疾病 hATTR
CRISPR-Cas9 大家應該都不陌生吧，此技術的發明者 Dr. Doudna 和 Dr. Charpentier 因此技術得了2020 年的諾貝爾化學獎。Dr. Doudna 和 Dr. Charpentier 在 2012 年的時候先於 Science 發表了用 CRISPR-Cas9 基因編輯的成果，之後在 2013 年要把這個技術申請專利的時候，所屬的 Berkeley 大學和 MIT 的 Dr. Zhang 開始了專利之戰。接著，2014 年時 Dr. Doudna 成立了 Intellia Therapeutics，而 Dr. Charpentier 也已於 2013 年在瑞士成立了生技公司 CRISPR Therapeutics。
相關文章：CRISPR-Cas9 的專利大戰和爭議
CRISPR-Cas9 用於治療上，CRISPR Therapeutics 似乎搶先了一步，它和 Vertex Pharmaceuticals 合作研發了用於治療血液疾病的 CTX001，並於 2018 年開始了臨床試驗，2019 年五月時宣佈了用於治療鐮刀型紅血球疾病(sickle cell disease, SCD)的乙型地中海貧血(transfusion-dependent β thalassemia, TBT)的第一、二期臨床試驗結果，那時最先是兩個臨床試驗各一位患者，兩位患者的臨床試驗結果也於今年一月發表在 NEJM [1]。
CTX001 治療是把造血幹細胞(hematopoietic stem cells, HSP)抽出來，利用 CRISPR-Cas9 調控血紅蛋白，再把修正過後的紅血球輸回病患體內。TBT 患者在治療前每年需要接受多次輸血，而在接受治療九個月後便不再需要輸血。SCD 患者在治療前每年會發生多次 vaso-occlusive crises (VOCs)，在治療後便不再出現 VOCs。兩位病患在治療後觀察一年的期間內，HbF 都持續穩定的增加，雖然治療中都出現不適的情況，不過診斷過後排除是治療造成的 [1]。CTX001 已於 2019 四月拿到 FDA Fast Track Designation，Vertex 計劃在未來兩年內送 FDA，並於今年四月宣布給 CRISPR Therapeutics $900M 在研發、量產和上市上 [2]。
相關文章：CRISPR-Cas9 基因治療（上）-- 遺傳性血液疾病
相較於 CRISPR Therapeutics，Dr. Doudna 的 Intellia Therapeutics 今年六月才在 NEJM 上發表了其 NTLA-2001 的第一期臨床試驗結果 [3]。NTLA-2001 是用來治療 hereditary transthyretin amyloidosis (hATTR)。ATTR 有兩種，一種是隨著年齡增長得病機率越大的 wild-type (senile) ATTR，另一種是罕見且會致命的遺傳性 ATTR (hATTR)。TTR (transthyretin, 轉甲狀腺素蛋白)是個只有 14 kDa 的小蛋白，主要功能是運送甲狀腺素(thyroxine)和視黃醇(retinol)，在肝臟中和成後，通常以 tetramer (55 kDa) 的型態遊走在腦脊液(cerebrospinal fluid, CSF)和血液中。
Wild-type ATTR 是因為正常的 TTR 隨著年齡增長而變得不穩定，使得蛋白容易出現摺疊錯誤(misfold)的情況。摺疊錯誤的 TTR 無法組合成 tetramer，而是以 monomer 或 dimer 的型態存在，並且當這些 misfold monomer 碰在一起時，會變成 aggregates，跟造成阿茲海默症的 β-amyloid aggregates 一樣會堆積在組織細胞或神經細胞中，導致細胞死亡，稱為 amyloidogenesis [4]。hATTR 則是因為 TTR 基因突變而造成的，突變的 TTR 比正常的 TTR 更不穩定，更容易摺疊錯誤和堆積。
ATTR 主要發生在心臟和神經系統，目前用來治療 ATTR 的基因療法有兩個，皆已於 2018 年拿到美國 FDA 許可：Alnylam (Nasdaq: ALNY) 的 Onpattro (patisiran) [5] 和 Ionis Pharmaceuticals, Inc. (NASDAQ: IONS) 的 TEGSEDI (inotersen) [6]。Onpattro 用的是 small interfering RNA (siRNA, aka RNA interference, RNAi)，是第一個得到 FDA 許可的 RNA 療法，是利用 NLP (lipid nanoparticles) 把 siRNA 直接送進肝臟裡，使 TTR 的 mRNA 不能被轉譯成蛋白質，TTR 表現可以降低 80% [5-8]。TEGSEDI 則是 antisense oligonucleotides (ASO)，一樣是針對 TTR mRNA，使正常和突變的 TTR mRNA 被降解，無法轉譯成蛋白，同樣可以降低 TTR 表現 80% [6]。
Intellia Therapeutics 和 Regeneron Pharmaceuticals 合作研發的 NTLA-2001 也是利用 NLP 把 CRISPR-Cas9 送進體內，使 CRISPR-Cas9 進入肝臟細胞後可以造成 indels (insertions or deletions) 阻斷 TTR 基因，降低 TTR 的表現和血液裡的 TTR 含量。Intellia 於於去年十月底宣布他們將在英國和紐西蘭開始第一期臨床試驗，參與人數為 38 人，主要是檢測其安全性和有效性 [7]。
今年六月底，Intellia 在 Peripheral Nerve Society (PNS) Annual Meeting 發表了第一期臨床試驗的期中報告，同時也發表在 NEJM，論文裡的參與人數為六位患者，分為兩組不同劑量：0.1 mg/kg 和 0.3 mg/kg。ATTR 患者以靜脈注射的方式接受了一劑 NTLA-2001，然後在 28 天後測量其血清中 TTR 含量。結果顯示接受低劑量(0.1 mg/kg)的患者，其血清的 TTR 減少了 52%，而高劑量組(0.3 mg/kg)的血清 TRR 則減少了 87% [8-11]，比 Onpattro 和 Tegsedi 的 80% 還要好一些，不過 NTLA-2001 的優勢在於它只需一劑，Onpattro 則需每三週施打一次，Tegsedi 也要每週一次 [6, 8]。副作用方面，只有三個人出現輕微副作用，沒有觀察到嚴重副作用。臨床結果發表當週也是他們的 IPO，以每股 $145 的價格上市 [12]。
CTX001 和 NTLA-2001 不同的地方在於 CTX001 是把目標細胞抽出來基因編輯，NTLA-2001 則是需要把 CRISPR-Cas9 送進體內，因此如何讓它到準確地達目標器官或細胞是需要克服的瓶頸。雖說 Intellia 第一期臨床試驗目前看來頗為成功，但因為目標器官是肝臟，大多經由靜脈施打的 liposomes 都會先被肝臟吸收。Dr. Doudna 日前在 CNBC 訪問時表示，CRISPR 基因治療能有局限，要如何把 CRISPR-Cas9 送進目標器官裡仍是個需要解決的難題 [13]，不過要是能克服這個瓶頸，未來便可應用在更多疾病治療上。
Clinical trial: NCT04601051
[2022-09-29 update]
Intellia 研發的、用來治療遺傳性澱粉樣蛋白疾病(hereditary transthyretin amyloidosis, hATTR)的 CRISPR 基因療法 NTLA-2001 的最新報告顯示，只需一劑就夠了。在靜脈施打一劑 NTLA-2001(0.7-mg/kg) 的 28 天後，TTR 降了 93%。
而他們的另一個藥物 NTLA-2002 正在第 1/2 期臨床試驗中，是用來治療罕見疾病 hereditary angioedema (HAE, 遺傳性血管性水腫)，病徵是血液中的 bradykinin (緩激肽, 血管擴張劑)上升，血管外部的體液堆積擠壓到血管，造成血液流通或淋巴液流通不順暢，導致手腳和臉部等部位水腫。HAE 是一種顯性的遺傳疾病，因此只要父母其中之一有這個突變的基因，小孩就有 50% 的機會得到。HAE 是由於 C1 inhibitor (C1-INH) 不足所引起的，C1 inhibitor 是一種 serine protease inhibitor，由基因 SERPING1 表現，SERPING1 的突變會導致 C1 inhibitor 無法表現或是功能缺失。後來研究發現，除了 SERPING1 外，factor XII (F12), plasminogen (PLG) and angiopoietin 1 (ANGPT 1) 的突變也會造成 HAE，95% 的 HAE 是由 SERPING1 突變造成的。C1 inhibitor 主要是抑制 F12 和 kallikrein，因此 C1-INH 不足或功能不正常會導致 F12 和 kallikrein 無法被調控，進而造成 bradykinin 上升。NTLA-2002 即是針對 kallikrein，最新的臨床節果顯示 75 mg 的劑量可以在施打八週後降低血液中 92% 的 kallikrein。
References:
1. H Frangoul et al, CRISPR-Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and β-Thalassemia. NEJM (2020)
2. Vertex / Vertex Pharmaceuticals and CRISPR Therapeutics Amend Collaboration for Development, Manufacturing and Commercialization of CTX001™ in Sickle Cell Disease and Beta Thalassemia (April 2021)
3. JD Gillmore et al, CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosis. NEJM (2021)
4. GY Park et al, Diagnostic and Treatment Approaches Involving Transthyretin in Amyloidogenic Diseases. Int J Mol Sci (2019)
5. US FDA / FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease (Aug 2018)
6. Ionis / Akcea and Ionis Receive FDA Approval of TEGSEDI™ (inotersen) for the Treatment of the Polyneuropathy of Hereditary Transthyretin-Mediated Amyloidosis in Adults
7. Gene Online / Intellia Trials CRISPR Drug as Permanent Cure to Fatal Hereditary Disease (Oct 2020)
8. MedCity News / Intellia’s early CRISPR trial data validate a drug pipeline and the gene-editing field (June 2021)
9. CRISPR News / Clinical Trial Update: Positive Data for First Ever In Vivo CRISPR Medicine (June 2021)
10. Clinical Trials Arena / Intellia and Regeneron report positive data of CRISPR therapy for ATTR (June 2021)
11. Intellia and Regeneron Announce Landmark Clinical Data Showing Deep Reduction in Disease-Causing Protein After Single Infusion of NTLA-2001, an Investigational CRISPR Therapy for Transthyretin (ATTR) Amyloidosis (June 2021)
12. BioSpace / Intellia Tops Busy Period with $600 Million IPO
13. CNBC / How CRISPR gene editing will treat diseases in future: Nobel-winning Intellia co-founder Jennifer Doudna
14. Intellia / Intellia Therapeutics Announces Positive Interim Clinical Data for its Second Systemically Delivered Investigational CRISPR Candidate, NTLA-2002 for the Treatment of Hereditary Angioedema (HAE) (Sept 2022)
15. FIERCE Biotech / Intellia's gene editing therapies both post early successes as evidence grows for CRISPR potential
16. Biopharma Dive / Intellia offers first look at CRISPR drug for rare swelling disorder
相關文章：CRISPR-Cas9 的專利大戰和爭議
CRISPR-Cas9 用於治療上，CRISPR Therapeutics 似乎搶先了一步，它和 Vertex Pharmaceuticals 合作研發了用於治療血液疾病的 CTX001，並於 2018 年開始了臨床試驗，2019 年五月時宣佈了用於治療鐮刀型紅血球疾病(sickle cell disease, SCD)的乙型地中海貧血(transfusion-dependent β thalassemia, TBT)的第一、二期臨床試驗結果，那時最先是兩個臨床試驗各一位患者，兩位患者的臨床試驗結果也於今年一月發表在 NEJM [1]。
CTX001 治療是把造血幹細胞(hematopoietic stem cells, HSP)抽出來，利用 CRISPR-Cas9 調控血紅蛋白，再把修正過後的紅血球輸回病患體內。TBT 患者在治療前每年需要接受多次輸血，而在接受治療九個月後便不再需要輸血。SCD 患者在治療前每年會發生多次 vaso-occlusive crises (VOCs)，在治療後便不再出現 VOCs。兩位病患在治療後觀察一年的期間內，HbF 都持續穩定的增加，雖然治療中都出現不適的情況，不過診斷過後排除是治療造成的 [1]。CTX001 已於 2019 四月拿到 FDA Fast Track Designation，Vertex 計劃在未來兩年內送 FDA，並於今年四月宣布給 CRISPR Therapeutics $900M 在研發、量產和上市上 [2]。
相關文章：CRISPR-Cas9 基因治療（上）-- 遺傳性血液疾病
相較於 CRISPR Therapeutics，Dr. Doudna 的 Intellia Therapeutics 今年六月才在 NEJM 上發表了其 NTLA-2001 的第一期臨床試驗結果 [3]。NTLA-2001 是用來治療 hereditary transthyretin amyloidosis (hATTR)。ATTR 有兩種，一種是隨著年齡增長得病機率越大的 wild-type (senile) ATTR，另一種是罕見且會致命的遺傳性 ATTR (hATTR)。TTR (transthyretin, 轉甲狀腺素蛋白)是個只有 14 kDa 的小蛋白，主要功能是運送甲狀腺素(thyroxine)和視黃醇(retinol)，在肝臟中和成後，通常以 tetramer (55 kDa) 的型態遊走在腦脊液(cerebrospinal fluid, CSF)和血液中。
Wild-type ATTR 是因為正常的 TTR 隨著年齡增長而變得不穩定，使得蛋白容易出現摺疊錯誤(misfold)的情況。摺疊錯誤的 TTR 無法組合成 tetramer，而是以 monomer 或 dimer 的型態存在，並且當這些 misfold monomer 碰在一起時，會變成 aggregates，跟造成阿茲海默症的 β-amyloid aggregates 一樣會堆積在組織細胞或神經細胞中，導致細胞死亡，稱為 amyloidogenesis [4]。hATTR 則是因為 TTR 基因突變而造成的，突變的 TTR 比正常的 TTR 更不穩定，更容易摺疊錯誤和堆積。
ATTR 主要發生在心臟和神經系統，目前用來治療 ATTR 的基因療法有兩個，皆已於 2018 年拿到美國 FDA 許可：Alnylam (Nasdaq: ALNY) 的 Onpattro (patisiran) [5] 和 Ionis Pharmaceuticals, Inc. (NASDAQ: IONS) 的 TEGSEDI (inotersen) [6]。Onpattro 用的是 small interfering RNA (siRNA, aka RNA interference, RNAi)，是第一個得到 FDA 許可的 RNA 療法，是利用 NLP (lipid nanoparticles) 把 siRNA 直接送進肝臟裡，使 TTR 的 mRNA 不能被轉譯成蛋白質，TTR 表現可以降低 80% [5-8]。TEGSEDI 則是 antisense oligonucleotides (ASO)，一樣是針對 TTR mRNA，使正常和突變的 TTR mRNA 被降解，無法轉譯成蛋白，同樣可以降低 TTR 表現 80% [6]。
Intellia Therapeutics 和 Regeneron Pharmaceuticals 合作研發的 NTLA-2001 也是利用 NLP 把 CRISPR-Cas9 送進體內，使 CRISPR-Cas9 進入肝臟細胞後可以造成 indels (insertions or deletions) 阻斷 TTR 基因，降低 TTR 的表現和血液裡的 TTR 含量。Intellia 於於去年十月底宣布他們將在英國和紐西蘭開始第一期臨床試驗，參與人數為 38 人，主要是檢測其安全性和有效性 [7]。
今年六月底，Intellia 在 Peripheral Nerve Society (PNS) Annual Meeting 發表了第一期臨床試驗的期中報告，同時也發表在 NEJM，論文裡的參與人數為六位患者，分為兩組不同劑量：0.1 mg/kg 和 0.3 mg/kg。ATTR 患者以靜脈注射的方式接受了一劑 NTLA-2001，然後在 28 天後測量其血清中 TTR 含量。結果顯示接受低劑量(0.1 mg/kg)的患者，其血清的 TTR 減少了 52%，而高劑量組(0.3 mg/kg)的血清 TRR 則減少了 87% [8-11]，比 Onpattro 和 Tegsedi 的 80% 還要好一些，不過 NTLA-2001 的優勢在於它只需一劑，Onpattro 則需每三週施打一次，Tegsedi 也要每週一次 [6, 8]。副作用方面，只有三個人出現輕微副作用，沒有觀察到嚴重副作用。臨床結果發表當週也是他們的 IPO，以每股 $145 的價格上市 [12]。
CTX001 和 NTLA-2001 不同的地方在於 CTX001 是把目標細胞抽出來基因編輯，NTLA-2001 則是需要把 CRISPR-Cas9 送進體內，因此如何讓它到準確地達目標器官或細胞是需要克服的瓶頸。雖說 Intellia 第一期臨床試驗目前看來頗為成功，但因為目標器官是肝臟，大多經由靜脈施打的 liposomes 都會先被肝臟吸收。Dr. Doudna 日前在 CNBC 訪問時表示，CRISPR 基因治療能有局限，要如何把 CRISPR-Cas9 送進目標器官裡仍是個需要解決的難題 [13]，不過要是能克服這個瓶頸，未來便可應用在更多疾病治療上。
Clinical trial: NCT04601051
[2022-09-29 update]
Intellia 研發的、用來治療遺傳性澱粉樣蛋白疾病(hereditary transthyretin amyloidosis, hATTR)的 CRISPR 基因療法 NTLA-2001 的最新報告顯示，只需一劑就夠了。在靜脈施打一劑 NTLA-2001(0.7-mg/kg) 的 28 天後，TTR 降了 93%。
而他們的另一個藥物 NTLA-2002 正在第 1/2 期臨床試驗中，是用來治療罕見疾病 hereditary angioedema (HAE, 遺傳性血管性水腫)，病徵是血液中的 bradykinin (緩激肽, 血管擴張劑)上升，血管外部的體液堆積擠壓到血管，造成血液流通或淋巴液流通不順暢，導致手腳和臉部等部位水腫。HAE 是一種顯性的遺傳疾病，因此只要父母其中之一有這個突變的基因，小孩就有 50% 的機會得到。HAE 是由於 C1 inhibitor (C1-INH) 不足所引起的，C1 inhibitor 是一種 serine protease inhibitor，由基因 SERPING1 表現，SERPING1 的突變會導致 C1 inhibitor 無法表現或是功能缺失。後來研究發現，除了 SERPING1 外，factor XII (F12), plasminogen (PLG) and angiopoietin 1 (ANGPT 1) 的突變也會造成 HAE，95% 的 HAE 是由 SERPING1 突變造成的。C1 inhibitor 主要是抑制 F12 和 kallikrein，因此 C1-INH 不足或功能不正常會導致 F12 和 kallikrein 無法被調控，進而造成 bradykinin 上升。NTLA-2002 即是針對 kallikrein，最新的臨床節果顯示 75 mg 的劑量可以在施打八週後降低血液中 92% 的 kallikrein。
References:
1. H Frangoul et al, CRISPR-Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and β-Thalassemia. NEJM (2020)
2. Vertex / Vertex Pharmaceuticals and CRISPR Therapeutics Amend Collaboration for Development, Manufacturing and Commercialization of CTX001™ in Sickle Cell Disease and Beta Thalassemia (April 2021)
3. JD Gillmore et al, CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosis. NEJM (2021)
4. GY Park et al, Diagnostic and Treatment Approaches Involving Transthyretin in Amyloidogenic Diseases. Int J Mol Sci (2019)
5. US FDA / FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease (Aug 2018)
6. Ionis / Akcea and Ionis Receive FDA Approval of TEGSEDI™ (inotersen) for the Treatment of the Polyneuropathy of Hereditary Transthyretin-Mediated Amyloidosis in Adults
7. Gene Online / Intellia Trials CRISPR Drug as Permanent Cure to Fatal Hereditary Disease (Oct 2020)
8. MedCity News / Intellia’s early CRISPR trial data validate a drug pipeline and the gene-editing field (June 2021)
9. CRISPR News / Clinical Trial Update: Positive Data for First Ever In Vivo CRISPR Medicine (June 2021)
10. Clinical Trials Arena / Intellia and Regeneron report positive data of CRISPR therapy for ATTR (June 2021)
11. Intellia and Regeneron Announce Landmark Clinical Data Showing Deep Reduction in Disease-Causing Protein After Single Infusion of NTLA-2001, an Investigational CRISPR Therapy for Transthyretin (ATTR) Amyloidosis (June 2021)
12. BioSpace / Intellia Tops Busy Period with $600 Million IPO
13. CNBC / How CRISPR gene editing will treat diseases in future: Nobel-winning Intellia co-founder Jennifer Doudna
14. Intellia / Intellia Therapeutics Announces Positive Interim Clinical Data for its Second Systemically Delivered Investigational CRISPR Candidate, NTLA-2002 for the Treatment of Hereditary Angioedema (HAE) (Sept 2022)
15. FIERCE Biotech / Intellia's gene editing therapies both post early successes as evidence grows for CRISPR potential
16. Biopharma Dive / Intellia offers first look at CRISPR drug for rare swelling disorder
2021年6月25日 星期五
次單位疫苗(高端 & Novavax)和 mRNA 疫苗的差異
之前看到網路上在吵高端和 Moderna 到底一不一樣，基本上以疫苗型態來講，是不一樣的，因為一個是 mRNA，一個是蛋白質。不過，為什麼有人說高端是把 Moderna 的東西搬過來呢？這裡要先瞭解一下生物最基本的 central dogma。生科的應該都學過 central dogma，就是一個基因序列 (DNA) 要先轉成 mRNA (transcription)，再轉譯成蛋白質 (translation)。
然後，再來說一下高端和 Moderna 疫苗相同和不同地方：
1. 相同：Spike cDNA sequence（因為一個是 DNA，一個是 mRNA，所以我用 cDNA 來表示他們序列是相同的。）根據高端第一期臨床報告內寫的，他用來表現的 Spike 基因序列是根據 Moderna mRNA 的序列 [1]，Moderna 的 Spike mRNA 序列是把兩個氨基酸突變，讓它更穩定 [2]，蛋白結構是根據德州大學 Wrapp et al 第一個發表 Spike cryo-EM 的那篇 [3]。不過雖然 Spike 的 cDNA 序列是一樣的，但不能說技術是相同的。
2. 不同：一個是 mRNA 直接打入人體內，一個是把 cDNA 放進 expression vector，然後在動物細胞裡表現 Spike 蛋白之後，把 Spike 蛋白純化出來後，再打進人體。所以，基本上是不同的技術。另外，兩者的佐劑也不同。
那效果會不會一樣呢？很難講，因為有很多變因。
「理論上」抗原（也就是 Spike）應該會是一樣的（不看 post-translational modification，然後也都 folding properly 的話），因為都是在動物細胞裡表現，只是一個是人類細胞，一個是倉鼠細胞(CHO cells)，不過雖然在細胞裡表現出來是一樣的，但純化的過程中有可能會改變蛋白質的 conformation。另外的變因就是疫苗的佐劑，不同的佐劑引起的免疫反應也會不同，然後就是 mRNA 和蛋白質引起的免疫反應也會有差，所以就算是從相同的 DNA 序列做出來的不同種的疫苗，效果也不見得會相同。
另外，最近 Novavax 的三期臨床結果出來了，效果非常的好，讓有些人認為同是次單位疫苗的高端會不會效果也這麼好。我個人是覺得 Novavax 的效果會這麼好，是因為它的佐劑會讓 Spike protein 黏在一起變得像 virus-like particle (VLP)，整體結構更像病毒，高端是不是這樣就不知道了。
References:
[1] S Hsieh et al, First-in-Human Trial of a Recombinant Stabilized Prefusion SARS-CoV-2 Spike Protein Vaccine with Adjuvant of Aluminum Hydroxide and CpG 1018. medRxiv (2021)
高端的 phase I 報告裡寫它用的設計是依據這個："S-2P protein is a recombinant version of the S protein developed by the laboratory of Dr. Barney S. Graham (Vaccine Research Center, National Institute of Allergy and Infectious Diseases[NIAID], U.S.A.), and is a stabilized prefusion S ectodomain, encoding residues 1-1208 of SARS-CoV-2 spike protein with two proline substitutions at residues 986 and 987, a “GSAS” substitution at residues 682–685 to abolish the furin cleavage site, and a T4 fibritin trimerization motif at the C-terminus."
[2] KS Corbett et al, SARS-CoV-2 mRNA vaccine design enabled by prototype pathogen preparedness. Nature (2020)
Moderna mRNA publication: "Within 24 h of the release of genomic sequences of SARS-CoV-2 isolates on 10 January 2020, the 2P mutations were substituted into S protein residues 986 and 987 to produce prefusion-stabilized SARS-CoV-2 S(2P) protein for structural analysis and serological assay development in silico, without additional experimental validation. Within 5 days of the release of the sequence, current good manufacturing practice (cGMP) production of mRNA–LNP encoding the SARS-CoV-2 S(2P) as a transmembrane-anchored protein with the native furin cleavage site (mRNA-1273) was initiated in parallel with preclinical evaluation."
[3] Wrapp et al, Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science (2020)
相關文章：近期和新冠病毒抗體相關的研究
然後，再來說一下高端和 Moderna 疫苗相同和不同地方：
1. 相同：Spike cDNA sequence（因為一個是 DNA，一個是 mRNA，所以我用 cDNA 來表示他們序列是相同的。）根據高端第一期臨床報告內寫的，他用來表現的 Spike 基因序列是根據 Moderna mRNA 的序列 [1]，Moderna 的 Spike mRNA 序列是把兩個氨基酸突變，讓它更穩定 [2]，蛋白結構是根據德州大學 Wrapp et al 第一個發表 Spike cryo-EM 的那篇 [3]。不過雖然 Spike 的 cDNA 序列是一樣的，但不能說技術是相同的。
2. 不同：一個是 mRNA 直接打入人體內，一個是把 cDNA 放進 expression vector，然後在動物細胞裡表現 Spike 蛋白之後，把 Spike 蛋白純化出來後，再打進人體。所以，基本上是不同的技術。另外，兩者的佐劑也不同。
那效果會不會一樣呢？很難講，因為有很多變因。
「理論上」抗原（也就是 Spike）應該會是一樣的（不看 post-translational modification，然後也都 folding properly 的話），因為都是在動物細胞裡表現，只是一個是人類細胞，一個是倉鼠細胞(CHO cells)，不過雖然在細胞裡表現出來是一樣的，但純化的過程中有可能會改變蛋白質的 conformation。另外的變因就是疫苗的佐劑，不同的佐劑引起的免疫反應也會不同，然後就是 mRNA 和蛋白質引起的免疫反應也會有差，所以就算是從相同的 DNA 序列做出來的不同種的疫苗，效果也不見得會相同。
另外，最近 Novavax 的三期臨床結果出來了，效果非常的好，讓有些人認為同是次單位疫苗的高端會不會效果也這麼好。我個人是覺得 Novavax 的效果會這麼好，是因為它的佐劑會讓 Spike protein 黏在一起變得像 virus-like particle (VLP)，整體結構更像病毒，高端是不是這樣就不知道了。
References:
[1] S Hsieh et al, First-in-Human Trial of a Recombinant Stabilized Prefusion SARS-CoV-2 Spike Protein Vaccine with Adjuvant of Aluminum Hydroxide and CpG 1018. medRxiv (2021)
高端的 phase I 報告裡寫它用的設計是依據這個："S-2P protein is a recombinant version of the S protein developed by the laboratory of Dr. Barney S. Graham (Vaccine Research Center, National Institute of Allergy and Infectious Diseases[NIAID], U.S.A.), and is a stabilized prefusion S ectodomain, encoding residues 1-1208 of SARS-CoV-2 spike protein with two proline substitutions at residues 986 and 987, a “GSAS” substitution at residues 682–685 to abolish the furin cleavage site, and a T4 fibritin trimerization motif at the C-terminus."
[2] KS Corbett et al, SARS-CoV-2 mRNA vaccine design enabled by prototype pathogen preparedness. Nature (2020)
Moderna mRNA publication: "Within 24 h of the release of genomic sequences of SARS-CoV-2 isolates on 10 January 2020, the 2P mutations were substituted into S protein residues 986 and 987 to produce prefusion-stabilized SARS-CoV-2 S(2P) protein for structural analysis and serological assay development in silico, without additional experimental validation. Within 5 days of the release of the sequence, current good manufacturing practice (cGMP) production of mRNA–LNP encoding the SARS-CoV-2 S(2P) as a transmembrane-anchored protein with the native furin cleavage site (mRNA-1273) was initiated in parallel with preclinical evaluation."
[3] Wrapp et al, Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science (2020)
相關文章：近期和新冠病毒抗體相關的研究
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