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刘利平点评 | 非酒精性脂肪性肝炎新靶点——MCJ

 医药魔方 2020-11-05

非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)即常说的脂肪肝,通常与肥胖有关,但非肥胖人群中的患病情况也越来越常见。据估计,NAFLD全球发病率约为25%,已成为最常见的肝脏疾病。


NAFLD包括多种不同的病理状态。单纯肝脂肪变性(肝细胞脂质积聚)是NAFLD的早期阶段,它可以发展为以肝脏纤维化为特征的非酒精性脂肪性肝炎NASH),最终可能进展为肝硬化,甚至肝细胞癌。目前尚未有任何药物获FDA批准治疗NAFLD / NASH。

7月3日,科罗拉多大学医学院的研究者们在Nature Communications杂志上发表文章称,他们发现了NAFLD / NASH治疗新靶点并开发了一种新疗法。多种小鼠模型实验显示,该疗法能显著降低肝脏脂肪变性、脂质积累,减轻纤维化水平。这为脂肪肝患者带来了新希望。

图片来源:Nature Communications


发现新靶点

 

NAFLD由肝脏脂质过多积聚,以及脂质降解和脂类从头合成之间的不平衡所致。脂质在肝细胞内的积聚会引发慢性炎症反应,并可能导致肝纤维化,发展为NASH。

已知脂肪酸在肝脏中通过线粒体内的β-氧化分解代谢,增加肝脏线粒体呼吸活动可以促进脂肪酸的降解,从而阻止它们的积累和肝病的进展。然而,由于β-氧化增强可能增加活性氧ROS)的生成,因此该途径在NAFLD的治疗中尚未得到广泛的考虑。

在这项新研究中,研究者把注意力投向甲基化调控J蛋白MCJ)。MCJ是线粒体内膜中的一种跨膜蛋白,由Dnajc15核基因编码,对线粒体的代谢活动起着“制动”作用。MCJ的缺失使得线粒体呼吸增加,但这并不会增加ROS的产生,因为它还促进了线粒体呼吸链超级复合物的形成,这种复合物可以最大限度减少电子泄漏。

正常生理条件下,MCJ是可有可无的。因此,研究者猜测阻断肝脏中这种代谢制动器的表达和/或功能可能是减少脂质积聚和纤维化发展,从而治疗NASH的安全策略。

首先,可诱发小鼠NAFLD的蛋氨酸-胆碱缺乏MCD)饮食模型被用来研究MCJ在NAFLD中的作用。在MCD饮食饲养2周后,与野生型小鼠组相比,MCJ敲除小鼠的肝脏脂肪变性(下图a)和脂质积累更少(下图b, c)、肝脏纤维化程度更轻(下图e, f)。此外,血清天冬氨酸转氨酶水平也更低(下图d),这进一步说明MCJ敲除对脂质介导的小鼠肝损伤的保护作用。

图片来源:Nature Communications

NAFLD患者和健康受试者肝脏活检组织实验显示NAFLD患者肝脏MCJ水平较健康人升高。此外,对健康人群(n=106)和非酒精性脂肪肝患者(n=87)肝脏DNAJC15甲基化状况分析进一步支持了肝脏MCJ水平与人类NAFLD的关系


开发siRNA疗法

 

以上结果提示MCJ可能是NAFLD潜在治疗靶点。接下来,研究者尝试使用小干扰RNA(Small Interfering RNA, siRNA)沉默肝脏中的MCJ,以验证靶向MCJ是否为可行的NASH疗法。

具体来说,他们使用小鼠Dnajc15特异性siRNA(称为siMCJ)来靶向其肝脏中的MCJ。给药后24小时,小鼠肝脏几乎无法检测到内源性MCJ。并且,与肝脏中的MCJ相比,siMCJ治疗对心脏或肾脏中的MCJ水平没有明显影响。加大给药剂量(比实验剂量高5倍),siMCJ疗法未显示出任何毒性迹象。

接着他们通过小鼠MCD饮食模型评估siMCJ是否能够防止肝脏中脂质积累和NASH的发生。结果显示,siMCJ组的肝脏脂质和纤维化水平均显著低于对照组(下图)。另一组改良后的MCD饮食模型被用于检验siMCJ在NASH发病后的治疗效果,所得数据支持发病后使用siMCJ治疗可通过降低肝脏中的脂质含量来防止肝纤维化的发展。

图片来源:Nature Communications

考虑到NASH常与肥胖和糖尿病等代谢紊乱相关,研究人员利用发生NASH的小鼠高脂高果糖饮食HF-HFD)模型检测siMCJ疗效。结果显示siMCJ治疗小鼠的肝脏脂肪变性和纤维化明显减少(下图),表明siMCJ疗法在代谢紊乱情况下能有效改善NASH患者的肝脂肪变性和纤维化。

图片来源:Nature Communications

不仅如此,进一步实验还证明通过siMCJ治疗降低肝脏中MCJ的表达也有助于最大限度地减少模型小鼠体重增加、增强胰岛素应答。表明siMCJ疗法在肥胖的情况下能管理代谢紊乱。


版本改良降低毒性

 

论文的通讯作者Mercedes Rincón教授表示:“目前,所有正在进行NASH临床试验的治疗药物都是小分子药物。而我们的数据显示,使用siRNA降低肝脏中MCJ的水平可能是一种替代治疗策略。”

成功的siRNA疗法的发展是一个漫长而复杂的过程,其中一个关键挑战是设计专门靶向目标组织的递送系统。尽管如此,靶向肝脏的递送技术还是取得了很大的成功,并出现了一些FDA获批药物。siRNA最常见的肝脏递送系统一直是脂质纳米颗粒LNP),2018年第一种LNP包载的siRNA药物Patisiran被批准用于治疗遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性。

然而,由于在长期治疗过程中可能产生的副效应,特别是对免疫系统的影响,唾液酸受体的靶向性配体GalNAc被开发成一种专门针对肝细胞的肝脏输送系统,其与肝脏表面细胞具有较高的亲和力及迅速内化能力。

与LNP不同,GalNAc-siRNA结合物可以通过皮下给药进行递送,这为患者自我给药提供了可能。第一种GalNAc结合siRNA药物Givosiran于2019年获得FDA批准,用于治疗急性肝卟啉症。有超过30个临床试验使用不同的GalNAc结合siRNA治疗多种临床适应症。

这项研究表明,在多个NASH小鼠模型中,用LNP或GalNAc包载的siMCJ疗法具有降低肝脏脂肪变性和纤维化的功效。鉴于到目前为止还没有其他siRNA药物递送技术在人体临床试验中得到测试,因此GalNAc-siMCJ可能是未来进行测试的首批疗法之一。

总结来说,该研究证明MCJ是NASH和NAFLD的潜在靶点。靶向MCJ的肝脏特异性siRNA疗法(siMCJ)安全地降低了小鼠肝脏脂质积累、炎症和纤维化水平,可能成为治疗NASH和NAFLD的一种有希望的替代疗法。

专 家 点 评

君圣泰创始人、CEO 刘利平博士 

MCJ是线粒体内膜中的一种跨膜蛋白,是线粒体呼吸链复合物I 的内源性抑制剂,对线粒体代谢有负调节作用。近年来,包括本研究通讯作者Mercedes Rincón在内的一些学者对MCJ 蛋白的作用开展的研究发现:1)MCJ蛋白在正常的卵巢上皮细胞表达,该蛋白的缺失导致卵巢癌细胞对化疗药物的耐药性;反之,增加该蛋白的表达可以诱导线粒体通透性转换孔(mPTP)的开放,引起线粒体损伤和细胞凋亡;2)MCJ蛋白在初始CD8+T细胞高度表达,该缺失增强效应T细胞的功能和记忆T细胞的反应,进而增加宿主应对病毒感染的免疫力;3)MCJ蛋白缺失会增加线粒体呼吸链复合物I的活性,线粒体膜电位和ATP生产。
 
在本研究中,作者通过MCJ 蛋白缺失的小鼠在MCD饮食诱导下不发展成脂肪肝及NASH, 以及siMCJ有效缓解MCD 饮食诱导小鼠的肝脂肪堆积及纤维化程度、调节高脂高果糖诱导的代谢小鼠模型的代谢异常、降低CCl4诱导的肝纤维化等研究结果推论:MCJ是NASH的潜在靶点,siMCJ可以有效降低小鼠肝脏脂质积累、炎症和纤维化水平。
结合前期研究及本研究的实验结果,在进一步开发与MCJ蛋白靶点相关的候选药物之前,有以下两点值得进一步思考与评估:1)研究者的结论主要基于小鼠模型的研究,结合其他在研药物目前临床试验数据及前期动物模型研究结果看,NASH动物模型有很大的局限性,在动物模型中得到的结果对人体试验的结果预测性有限。2)通过抑制内源性MCJ 蛋白治疗NASH,长期使用的安全性需要全面评价,尤其是潜在的癌症发生率及癌症耐药性。

热门靶点命运大不同

自2014年奥贝胆酸II期数据公布以来,大量的候选药物进入临床研究,治疗靶点主要集中于代谢、炎症、氧化应激、免疫调节、纤维化和细胞凋亡相关通路。

随着时间的推移及临床试验结果的公布,一些前期的热门靶点,如ASK-1、Caspase、PPARα/δ等因为疗效不理想遭遇滑铁卢;ACC、SSAO/VAP-1、FXR等因为副作用促使人们重新评估这些靶点的开发价值。

与此同时,THRβ 受体激动剂、GLP-1类似物、FGF-21类似物这些调节多通路的药物相继公布的临床试验结果引起越来越多的关注,尤其是2019年6月份在纳斯达克上市的Akero Therapeutics (AKRO) 于今年6月份宣布的 FGF-21类似物Efruxifermin在NASH患者上的临床II期研究结果引起了极大的关注,公司市值也迅速增长到10亿美金,是IPO时市值的2.5倍。

与GLP-1 类似,FGF-21是一种内源性激素,系统地调节全身代谢。这里值得重点关注的是,NASH为一类症状相同的适应症的集合,背后的致病机制相当复杂多样,所以可以系统调节全身代谢的多通路机制的靶点一定是当前和未来的发展趋势。


三大障碍需要克服

NASH药物开发目前最大的挑战在于NASH患者在疾病早期阶段没有症状,NASH诊断确认和临床III期终点都需通过肝脏活检。FDA发布的有关NASH临床研究指南草稿中指出治疗的最终目标是减缓疾病进展、停止或逆转疾病进展、改善临床结果。由于NASH疾病进展缓慢, 对于以上终点的评估需要很长时间,为此FDA 建议采用肝组织学指标的改善作为终点支持加速批准路径:基于整体组织病理学参数的脂肪性肝炎消退,肝纤维化没有恶化;或大于或等于一个级别的肝纤维化改善, 脂肪性肝炎没有恶化;或同时获得脂肪性肝炎消退和纤维化改善。

2020年6月29日,被业界期盼已久的OCA治疗NASH的上市申请收到了美国FDA的完整回应函(Complete response letter, CRL)。FDA在CRL中表示,根据已审查的数据,OCA基于替代组织病理学试验终点的预期益处,治疗收益与潜在的风险仍不确定,因此建议Intercept继续开展仍在进行的临床III期试验,以获得长期研究结果,同时提交临床试验的有效性和安全性数据,以支持OCA潜在的加速批准。

虽未经证实,据推测,FDA在CRL中提到的潜在风险在于一些患者在接受OCA治疗后,低密度胆固醇升高,因此会导致患者的心血管风险发生率增加。鉴于许多NASH患者已经超重或患有2型糖尿病,这样的风险可能是FDA的主要顾虑之一。OCA 上市申请遇挫,对业界最大的警醒提示是NASH患者往往伴随多种并发症,如肥胖、糖尿病、心脏病、高胆固醇等。因此在NASH药物开发时,一定要考虑治疗效果的全面性,及长期用药的安全性。

根据目前的发展现状,NASH相关药物的开发想要取得突破需要克服的障碍有以下关键点:

  • 可用于受试者入组并监测临床治疗效果的客观、可靠的非侵入性诊断检测方法

  • 针对NASH疾病的异质性,优化干预治疗窗口及周期;临床终点需要与疾病发展阶段相匹配,并进一步简化

  • 普及公众认知和市场教育,商业化策略需要与临床治疗效果相匹配

 

NASH领域是当之无愧的蓝海

在慢性病领域,心血管、肿瘤、糖尿病、高血压等虽然无法治愈,但是都有多种药物改善,在改善这些疾病的同时也产生了多个超级重磅药物。而NASH和阿尔兹海默疾病,发病率不断升高,却仍然处于无药可治的状态,有着巨大的未满足临床需要,是慢性病中当之无愧的蓝海市场。

与市场机会相伴的是挑战,从2019年开始,NASH领域各种临床试验失败的负面消息层出不穷,让越来越多的公司和投资机构犹豫止步。回顾历史,其实任何一个治疗领域的新药研发都有着类似的经历,目前NASH领域所经历的挫折与免疫治疗癌症、siRNA、基因疗法早年的经历很相似。如果我们坚信满足患者的临床需求是新药研发永恒不变的主题,那么就可以预见NASH药物会像当年坚持在免疫治疗癌症,siRNA、基因疗法耕耘的拓荒者今天受到瞩目一样,在未来的5–10年为躬身入局者带来丰厚的回报。

君圣泰所开发的HTD1801是一个系统调节全身代谢的、多机制的、first-in-class 小分子药物。今年5月份在美国完成了在NASH 合并2型糖尿病患者中的随机、双盲、安慰剂对照、多中心临床IIa试验。该试验共入组100位受试者,给药18周后,HTD1801治疗组全方位降低患者的肝脂含量、 HbA1c、ALT、GGT,血脂和体重,并表现出良好的安全性和耐受性。目前公司正在与行业专家开展进一步的临床试验方案设计。

相关论文:
[1] LucíaBarbier-Torres et al. Silencing hepatic MCJ attenuates non-alcoholic fattyliver disease (NAFLD) by increasing mitochondrial fatty acid oxidation. Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-16991-2
[2] Pascual-Itoiz MAet al. The mitochondrial negative regulator MCJ modulates the interplay between microbiota and the host during ulcerative colitis. Nature (2020).https:///10.1038/s41598-019-57348-0
[3] Hatle KM et al. MCJ/DnaJC15, an Endogenous Mitochondrial Repressor of the Respiratory Chain That Controls Metabolic Alterations. Molecular and Cellular Biology (2013). doi: 10.1128/MCB.00189-13
[4] Sinha D et al, Chaperoning mitochondrial permeability transition: regulation of transition pore complex bya J-protein, DnaJC15. Cell Death & Disease (2014). doi:10.1038/cddis.2014.72

参考资料:
1# Researchers findpromising therapy to fight epidemic of liver disease(来源:Medical press)
2# 2020年美国生物制药10大预测(来源:医药魔方)
3# 访谈 | 突破NASH新药研发的关键瓶颈(来源:医药魔方)

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