Dimethyl fumarate

引言 三羧酸循环（TCA cycle）是糖类、脂类、氨基酸三大营养物质氧化分解的共同途径，也是糖、脂肪、 氨基酸代谢联系的枢纽，为机体提供能量和生物合成的前体分子。苹果酸酶（哺乳动物细胞内存在ME1，ME2 和ME3三种异构体，其中ME1和ME2是主要形式）将TCA循环的中间产物苹果酸转化为丙酮酸并伴随NAD(P)H产生，是三羧酸循环的重要补充反应，使细胞在能量、还原当量和生物合成前体需求之间保持一定的平衡，因此，苹果酸酶代谢是细胞内代谢途径的重要交汇途径。 为了系统揭示苹果酸酶代谢的生理病理功能，中国医学科学院基础医学研究所杜文静教授课题组近年来一直聚焦于不同环境和条件下苹果酸代谢的功能和调控机制研究。该组研究人员在2021年发表于Nature Metabolism的研究发现苹果酸酶代谢产生的NADPH直接结合并抑制HDAC3的活性，从而调控了细胞的表观遗传状态，该研究揭示了NADPH代谢非依赖的新功能【1】。在2022年发表于Nature Metabolism的研究工作发现苹果酸酶ME2通过调控细胞内2-羟基戊二酸（2-HG）的生成，维持突变体p53的蛋白稳定性，从而促进肿瘤细胞生长，该研究发现了ME2在细胞内的一种新的催化活性【2】。在2023年发表于PNAS的研究工作发现ME2作为MYC转录上调的靶基因，通过介导谷氨酰胺代谢维持细胞内的氧化还原平衡，在T细胞淋巴瘤的发生发展中具有重要作用。同年，发表在Cell Reports的研究工作发现ME2通过αKG介导的cyclin D1的转录来促进细胞周期的进展，该研究揭示了αKG在调节细胞周期基因转录中的新功能【4】。此外，该课题组于2024年1月发表在Nature Communications的研究工作发现ME2 的一个新形式——细胞质形式 ME2fl， AKT1 的激活通过细胞质ME2（ME2fl）的磷酸化诱导代谢从线粒体代谢转向糖酵解，从而有利于增强细胞的糖酵解表型，该研究揭示了AKT1 介导的 ME2 亚细胞转位转换在肿瘤细胞适应生长刺激的代谢过程中发挥了意想不到的作用【5】。 2024年8月15日，杜文静教授课题组在Molecular cell杂志发表了题为Malic Enzyme 2 maintains metabolic state and anti-tumor immunity of CD8+ T cells（苹果酸酶2维持CD8+ T细胞的代谢稳态和抗肿瘤免疫能力）的研究论文。 在该研究工作中，研究人员首先构建了苹果酸酶2（ME2） T细胞条件性基因敲除小鼠（CD4-Cre;ME2fl/fl mice），发现与野生型小鼠 （ME2 WT）相比，T细胞中缺失ME2表达的小鼠（ME2 KO）具有较弱的肿瘤抑制能力。通过CD4+ / CD8+ T细胞清除实验和细胞过继实验发现，ME2主要调控CD8+ T细胞（而非CD4+ T细胞）的效应性功能和抗肿瘤免疫能力。代谢组学和代谢流分析发现，ME2缺失阻断了CD8+ T细胞的三羧酸（TCA）循环，导致了TCA中间代谢产物fumarate在细胞内的堆积。详细的分子机制研究发现，fumarate能够直接结合DAPK1，并通过与ATP竞争结合来抑制DAPK1的激酶活性，从而抑制了其下游的TSC2-mTORC1信号通路，导致CD8+ T 细胞的活化、效应功能和抗肿瘤作用也相应降低。当DAPK1或mTORC1被抑制时，ME2失去了对CD8+ T细胞抗肿瘤功能的影响。相反，过表达持续活化的DAPK1几乎完全恢复了ME2缺失的CD8+ T细胞的抗肿瘤能力。这些结果表明，DAPK1是ME2赋予CD8+ T细胞效应功能和抗肿瘤作用的关键下游靶点，ME2 通过fumarate调控的 DAPK1-TSC2-mTORC1 信号轴调节 CD8+ T 细胞功能。 此外，与之前的研究一致，本研究也发现了fumarate抑制 CD8+ T 细胞的活化和抗肿瘤能力。然而，之前研究发现，fumarate对 T 细胞的抑制作用是通过可逆地抑制参与表观遗传信号转导的二氧酶【6】或通过蛋白质的琥珀酸化修饰实现的【7】。本研究发现fumarate是一种调节 CD8+ T 细胞中 DAPK1 活性的信号分子。fumarate直接与 DAPK1 的 ATP 口袋结合，并通过与 ATP 竞争来抑制 DAPK1 的活性。fumarate对 DAPK1 活性的抑制作用取决于fumarate/ATP 的比例，这表明fumarate可能作为 ATP 拮抗剂来调节 DAPK1 的活性。值得注意的是，先前的一项研究表明，DMF 通过琥珀酸化糖酵解代谢酶GAPDH抑制髓系和淋巴细胞的有氧糖酵解【8】。然而 ME2 的缺失对 CD8+ T 细胞的糖酵解通并没有影响，这表明 ME2缺失导致的fumarate积累不会影响糖酵解。因此，虽然fumarate对 T 细胞活化有类似的抑制作用，但其通过不同的机制发挥其功能，这很可能是条件依赖性的。例如，ME2 缺乏导致的fumarate积累水平可能不足以琥珀酸化 GAPDH 来抑制糖酵解，但它可以抑制 DAPK1 的活性，进而抑制 CD8+ T 细胞的活化。因此，该研究表明，DAPK1可能是fumarate的感受器，对细胞fumarate水平的变化更为敏感，从而控制CD8+ T细胞的命运。 模式图（Credit: Molecular cell） 综上所述，本研究发现了ME2 在 T 细胞中的作用，ME2 缺乏会导致fumarate在 CD8+ T 细胞中积累，进而通过抑制 DAPK1 来阻碍 mTORC1 信号传导，导致 CD8+ T 细胞的效应功能和抗肿瘤效果受损。值得注意的是，该课题组之前的研究表明，ME2的表达水平和酶活性在T细胞淋巴瘤中上调，对T细胞淋巴瘤的发生至关重要【3】，而本研究表明，ME2的生理功能是维持CD8+ T细胞新陈代谢所必需的。这些发现共同凸显了 ME2 在 T 细胞生理和病理过程中的重要性。 参考文献 1. Li, W., Kou, J., Qin, J., Li, L., Zhang, Z., Pan, Y., Xue, Y., and Du, W. (2021). NADPH levels affect cellular epigenetic state by inhibiting HDAC3-Ncor complex. Nat Metab 3, 75-89. 2. Zhao, M., Yao, P., Mao, Y., Wu, J., Wang, W., Geng, C., Cheng, J., Du, W., and Jiang, P. (2022). Malic enzyme 2 maintains protein stability of mutant p53 through 2-hydroxyglutarate. Nat Metab 4, 225-238. 3. Li, W., Kou, J., Zhang, Z., Li, H., Li, L., and Du, W. (2023). Cellular redox homeostasis maintained by malic enzyme 2 is essential for MYC-driven T cell lymphomagenesis. Proc Natl Acad Sci U S A 120, e2217869120. 4. Yang, Y., Zhang, Z., Li, W., Si, Y., Li, L., and Du, W. (2023). alphaKG-driven RNA polymerase II transcription of cyclin D1 licenses malic enzyme 2 to promote cell-cycle progression. Cell Rep 42, 112770. 5. Chen, T., Xie, S., Cheng, J., Zhao, Q., Wu, H., Jiang, P., and Du, W. (2024). AKT1 phosphorylation of cytoplasmic ME2 induces a metabolic switch to glycolysis for tumorigenesis. Nat Commun 15, 686. 6. Zhai, X., Liu, K., Fang, H., Zhang, Q., Gao, X., Liu, F., Zhou, S., Wang, X., Niu, Y., Hong, Y., et al. (2021). Mitochondrial C1qbp promotes differentiation of effector CD8(+) T cells via metabolic-epigenetic reprogramming. Sci Adv 7, eabk0490. 7. Cheng, J., Yan, J., Liu, Y., Shi, J., Wang, H., Zhou, H., Zhou, Y., Zhang, T., Zhao, L., Meng, X., et al. (2023). Cancer-cell-derived fumarate suppresses the anti-tumor capacity of CD8(+) T cells in the tumor microenvironment. Cell Metab 35, 961-978 e910. 8. Kornberg, M.D., Bhargava, P., Kim, P.M., Putluri, V., Snowman, A.M., Putluri, N., Calabresi, P.A., and Snyder, S.H. (2018). Dimethyl fumarate targets GAPDH and aerobic glycolysis to modulate immunity. Science 360, 449-453. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.07.021 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

关注并星标CPHI制药在线 1978年，诺贝尔化学奖得主Walter Gilbert博士以及诺贝尔医学奖得主Phillip Sharp博士强强联合，创立了一家全球最早专注于精神和神经退行性疾病的Biotech公司，这便是后来在美国甚至全球知名的明星药企——Biogen（渤健）。 对于所有的Biotech而言，向前发展的道路注定是曲折的，当然Biogen也不例外，在成立初期的80年代，Biogen因为研发投入的巨大开支让第一任CEO Walter Gilbert博士不得不依靠授权产品，出让专利维持生机，然而不断地技术转让带来的负面结果也让Gilbert备受质疑，1984年，Gilbert被迫下台。CEO位置在空缺一年后，Biogen迎来了第二位总裁James L. Vincent。 1985 年 James L. Vincent 接任公司CEO之后，对公司进行转型和改革，开始回购早期出售的专利技术。此后公司对外授权的产品也开始陆续获批上市，包括乙肝疫苗、乙肝诊断试剂、α干扰素和γ干扰素，1991 年四款产品总销售额达 6 亿美元，公司营收超过 6000 万美元，实现扭亏为盈。 1996 年公司首款重磅产品 Avonex（干扰素β-1a）获批上市，2002 年销售突破 10亿美元，公司依靠 Avonex 实现了快速的成长，拥有足够现金后开始对外收购以扩充管线。2003 年公司完成了与利妥昔单抗原研公司 Idec 的合并，2004 年与Elan Pharmaceuticals 合作研发的那他珠单抗获批上市，2006 年收购 Fumedica Arzneimittel 获得了重磅品种富马酸二甲酯的权益，公司深耕多发性硬化症（MS）的同时也在不断寻找新的增长点，包括生物类似药、脊髓肌萎缩症（SMA）、阿尔茨海默病（AD）、抗抑郁、帕金森病、中风、狼疮等。 而随着富马酸二甲酯的专利到期，后续管线乏力，到旗下首款阿尔兹海默病药物Aduhelm（aducanumab）的彻底失败，近几年的Biogen可谓是诸事不顺，产品推进不顺引起的营收不利引发的裁员、砍管线、高层变动等负面消息不绝于耳。然而Biogen似乎并没有摆脱药物推进不利的泥潭，近期又接连传来了噩耗。作为全球神经和神经退行性疾病的领头羊，目前看Biogen已经被困在了时间旋涡。 01 AD药物开发旋涡 提起Biogen近些年来的遭遇，阿尔兹海默病药物Aduhelm（aducanumab）是绝对绕不开的话题，其是Biogen走向衰退的重要分水岭。2021年，FDA顶着巨大质疑加速批准了Aduhelm用于治疗阿尔兹海默病，给FDA以及Biogen都带来了难以估量的损失。 Biogen曾预测Aduhelm在获得FDA快速批准后将实现数十亿美元的销售额，但结果是这款曾被称作将改变阿尔茨海默病的治疗方式 的药物在上市一年后仅仅被极少数患者使用，美国医疗保险和医疗补助服务中心（CMS）也不愿意为Aduhelm提供医保覆盖，Aduhelm遭到了医疗机构的强烈抗议和质疑，欧洲药监局甚至直接拒绝批准该药物。 仅仅交出年销售额480万美元的惨淡商业化成绩之后，持续恶化的局面让Biogen不得不下定决心抛弃Aduhelm，在Aduhelm上市后，Biogen的股价数度因负面新闻大跌，甚至还一度陷入将被收购的传闻。 但作为在神经疾病领域深耕多年的Biogen，自然也不会将宝只压在这款充满争议的药物之上，他们还手持另一款Aβ抗体药Lecanemab，并顺利获批上岸，其于2023年7月获得FDA完全批准，成为近20年美国FDA首个完全批准的阿尔兹海默症新药。在全球III期临床研究中，与安慰剂相比，Lecanemab减缓了评估患者认知和日常功能的综合评分临床痴呆评定量表总评分（CDR-SB）的27%增加速度，达到主要临床终点。        图1：Lecanemab 2024Q1销售额（来自卫材官网） 但令人遗憾的是，Lecanemab的商业化表现仍旧没有达到预期，今年Biogen的合作方卫材乐观预测Lecanemab 2026财年全球销售额可以达到2900亿日元（近20亿美元），到2032财年将增加至1.3万亿日元（88亿美元）。但近日卫材公布了2024年Q1财报，Lecanemab在过去三个月内实现增长，销售额为63亿日元（约0.41亿美元），其中美国市场收入43亿日元（约0.28亿美元），占比最大。Lecanemab在2024上半年共计收入91亿日元（约0.60亿美元），未来仍旧还有漫长的道路要走。 与此同时，Lecanemab在欧洲的上市之路遭遇了重大挫折，上个月底欧洲药品管理局（EMA）表示，建议拒绝Lecanemab的上市许可，根据EMA的药品委员会（CHMP）的评估，Lecanemab在临床痴呆评分量表（CDR-SB）上相较于安慰剂仅有轻微的优势，并且伴随着副作用风险，这使得CHMP对Leqembi的批准持保留态度，而这一事件是否会对Lecanemab的全球商业化之路造成严重影响，还需要时间观望，但对于Biogen来说，在AD药物开发上，已经不容有失。 02 BD眼光存疑 如果说Aducanumab的失败以及Lecanemab暂时遇挫的商业化之路是意料之中，那么Biogen在BD上的眼光，也不得不让人打上一个巨大的问号。 就在近日，Biogen同其合作伙伴Sage宣布SAGE-324原发性震颤临床II期试验失败，两家公司将放弃该适应症，正在评估是否探索其他适应症。而SAGE-324正是Biogen在几年前花了超过10亿美元从Sage引进的两款重磅产品之一，SAGE-324是一款实验性神经类固醇药物，设计用于作为GABAA受体的正变构调节剂（PAM）。它通过结合突触和突触外的GABAA受体，增强GABA能系统的抑制活动，有望减少过度的神经元放电，SAGE-324此次临床的失败，在一定程度上也宣布了这款药物的死刑，而双方合作的另外一款药物Zuranolone，也并不顺利。 Zuranolone是一种潜在“first-in-class”的MDD（重度抑郁症）和PDD（产后抑郁症）口服疗法，它是γ-氨基丁酸（GABAA）受体的新一代别构调节剂。GABAA系统是大脑和中枢神经系统（CNS）的主要抑制性信号通路，对调节CNS功能有重要作用，而尤其是重度抑郁症背后巨大的市场也是彼时Biogen花天价BD引入这款药物所看重的。 事与愿违的是，被Biogen寄予厚望的Zuranolone在去年被FDA批准用于产后抑郁症，但重度抑郁症这一适应症却惨遭FDA拒绝批准，这一事件也直接导致了Sage裁员40%，作为合作方的Biogen自然也不好过，其在短期内又失去了一个可以倚靠的潜在重磅产品，凭借着PDD单适应症的Zuranolone在今年上半年的销售额为2700万美元，还是具备了一定竞争力，这款药物的未来也决定了Biogen在这笔BD交易上的成败。 除了不断引进管线，Biogen在并购上也是敢于豪掷千金。在去年宣布大裁员前人的同时，盯着巨大舆论的Biogen竟然于5月以溢价约 59%，交易总金额约为 73 亿美元并购了一家主要开发罕见疾病的biotech公司Reata Pharmaceuticals，而Reata麾下最值钱的管线Skyclarys是一款治疗16岁及以上青少年和成年人弗里德赖希共济失调症（Friedreich’s Ataxia，FA）的药物，这一罕见病是西方国家最常见的常染色体隐性遗传性共济失调，患病率可达3~4/10万，美国约有5000名患者。有分析师预测，到2030年该药物的销售值有望达到7-15亿美元，在今年上半年，由Biogen接手商业化后交出了1.78亿美元的成绩单，显然目前的数据很难让投资者满意。 03 亟需破局 Biogen目前还手握哪些底牌，从其刚发布的第二季度财报或许可以发现一些端倪。在2024年Q2，Biogen总营收24.65亿美元，同比持平，2024上半年，渤健总营收47.55亿美元，同比下滑3%，前景有些不容乐观。渤健CEO Chris Viehbacher在财报会议上表示，在宣布“Fit for Growth”重组计划一年后，渤健有望扭转多年来收入下滑的局面。而通过削减成本，渤健有望在2025年底前节省10亿美元。但打铁还需自身硬，Biogen急需能够扭转乾坤的重磅药物。        图2：Biogen研发管线最新情况（截至2024年H1） 除了阿尔兹海默病领域，Biogen曾经也是多发性硬化症（MS）领域的领导者之一，MS治疗药物主要包括干扰素及其升级产品、小分子以及单抗。而Biogen皆有产品坐镇，同类甚至不止一款，且研发进度和产出收益都属于全球领先水平，尤其是Tecfidera（富马酸二甲酯）的获批面世，其是继芬戈莫德、特立氟胺之后全球上市的第4款MS口服药物，可将复发频率降低53%，残疾进程缩短38%，且副作用小，在2019年达到销售峰值44.33亿美元。近十年以来，MS药物收入最高峰时占比达到82.51%。 然而，在专利到期仿制药以及同领域产品激烈厮杀下，2019年开始渤健MS产品销售额就出现下滑势头，最新财报显示今年第二季度MS治疗药物的营收为11.50亿美元，贡献了Biogen近半的营收，但与2023年的12.09亿美元相比，下滑5%，已经和巅峰期相差甚远。Lecanemab接过Biogen营收大旗看起来也还为时尚早，除了Lecanemab之外，Biogen预计到2026年底，其另一款靶向tau蛋白的ASO（反义核苷酸） AD药物BIIB080可能会获得Ⅱ期结果。 生物类似药目前也还是Biogen营收的重要组成部分，2024年Q2，生物仿制药营收1.98亿美元，同比略增2%。但Biogen想要剥离出售旗下的生物类似药业务早在两年前就已经甚嚣尘上，此前就一直传言三星 Bioepis 一直在就接管Biogen 的生物类似药业务进行谈判。消息人士称，通过一项估计价值低于 1 万亿韩元（7.68 亿美元）的潜在交易，三星Bioepis 正在寻求在美国和欧洲建立直销网络。 除了以73亿美元的价格收购了Reata公司之外，今年Biogen还以17亿美金（11.5亿美元预付款，以及6.5亿美元里程碑金额）完成了对HI-Bio的收购，HI-Bio的核心管线Felzartamab为一款CD38抗体，主要开发自免适应症，原发性膜性肾病、IgA肾病、抗体介导移植排斥处于Ⅱ期临床阶段，狼疮性肾炎处于Ⅰ期临床阶段。Biogen也计划在未来几年继续加大并购以及BD力度。作为神经学领域的领导者之一，能在几十年的时间内屹立不倒，Biogen无疑是一家成功的公司，而现在，到了Biogen发展的十字路口，业界也正在期待着Biogen接下来的表现。 参考资料： 1.Sage’s recent trial failure adds pressure to its two-drug Biogen collab； 2.Biogen: Don’t expect any big acquisitions this year； 3.Biogen财报以及其他公开资料 END 【智药研习社直播预告】 来源：CPHI制药在线 声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。 投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com ▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼ 点击阅读原文，进入智药研习社~