孤儿药的研究进展与研发动力探讨

2024-07-03

点击上方的行舟Drug ▲ 添加关注孤儿药的研究进展与研发动力探讨来源《医药导报》 2024年6月第43卷第6期作者李阳，朱蕾中国医学科学院基础医学研究所北京协和医学院基础学院药理系摘要罕见病发病率极低，但种类繁多，且大部分疾病病情严重，预后较差，孤儿药缺乏一直是罕见病治疗领域的瓶颈问题。随着基因工程、大数据分析和人工智能等技术手段的进步，基因治疗、抗体疗法、酶替代疗法、药物再利用等已逐步成为孤儿药研发的重点方向。虽然我国罕见病研究起步较晚，但近年来日益受到重视，一系列举措鼓励医药企业积极参与孤儿药研发，并取得快速进步。该文分析孤儿药的研究进展，并探讨开发孤儿药的动力，希望能够助力我国孤儿药的未来研发。关键词孤儿药；罕见病；药物研发；研发动力 _ 正文 _ 罕见病是发病率、患病率极低且具有复杂性、病情呈进行性加重的一类疾病[1]。虽然罕见病单病种患病率低，但由于病种多，罕见病患者的绝对数量并不少。据估计，全球罕见病的患病率为3.5%~5.9%，约有患者4亿例[2]，我国约有2000万例[3]，且每年新增患者超过20万例，因此，解决这些患者的治疗问题具有重大意义。罕见病又被称为“孤儿病”，因此预防、诊断和治疗罕见病的药物被称为“孤儿药”。由于罕见病病种多、单病种患者少、疾病类型复杂、目前对其认识有限等因素，使孤儿药的研发难度高、周期长、风险大，孤儿药缺乏一直是罕见病治疗领域的瓶颈问题。迄今为止，全球已经鉴定出7000余种罕见病[4]，其中只有约400种罕见病有治疗药品或治疗措施，这凸显孤儿药研发的紧迫性。笔者在本文分析孤儿药研发的挑战，阐述其进展和源动力，以期为我国孤儿药的研发提供参考和助力。 1 孤儿药研发的挑战和进展孤儿药研发所面临的困难远远超过常见多发疾病，其挑战包括：疾病的病理生理机制存在较大的基因异质性、疾病发展未得到充分认识、适用人群少、临床试验患者的招募难度大、治疗效果个体差异较大、缺少预后评估指标而难以衡量预后效果等。尽管如此，随着对罕见病关注度的提高以及医学技术手段的发展，孤儿药的研发受到重视，呈增长趋势。罕见病领域已上市药物1644个，在研孤儿药2595个，其中近一半处于临床试验阶段。近年来，基因治疗、抗体疗法、酶替代疗法（enzyme replacement therapy，ERT）和药物再利用等方法已逐步成为孤儿药研发的重点方向。 1.1 基因治疗基因治疗是指利用载体将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿由于该基因缺陷和异常引起的疾病，从而达到治疗目的。与传统小分子药物相比，基因治疗通过基因层面对疾病进行根治，杜绝长期治疗。根据治疗途径，基因治疗分为体内和体外2种：体内治疗指将带有目的基因的载体直接局部注射递送至体内的过程；体外治疗是将患者自体细胞在体外转入目的基因后回输体内的过程。在具体应用上，基因治疗技术主要分为以病毒为载体的基因递送技术和基因编辑技术2大类。罕见病的基因治疗药物按照结构可以分为3大类：核酸类、重组病毒类和细胞治疗类，其中核酸类包括反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ASO）和RNA药物[小干扰RNA（siRNA）]等[5]。80%的罕见病是由遗传变异引起，因此基因治疗技术的迅猛发展开辟罕见病治疗的新方法，成为罕见病治疗的重点研究方向之一。随着病毒载体安全性和有效性的提升以及基因编辑技术的进步，基因治疗已在多种遗传性罕见病中取得突破进展，为患者带来曙光。目前全球有48种基因治疗药物获批上市，其中有27种用于罕见病治疗，大部分利用以病毒为载体的基因递送技术（表1）。近年来基因编辑技术兴起，主要包括ZFN技术、TALEN技术及CRISPR技术，其中以第3代CRISPR⁃Cas9为代表，其凭借“精确校正突变位点”的优势，弥补传统基因递送技术中病毒载体的包装限制，成为罕见病基因治疗的研究热点。NTLA⁃2001是一种基于CRISPR⁃Cas9基因编辑治疗药物，通过靶向编辑肝细胞转甲状腺素蛋白（transthyretin，TTR）基因治疗转甲状腺素蛋白淀粉样变性（transthyretin amyloidosis，ATTR）[6]，目前处于Ⅰ期临床试验阶段。CTX001则是利用CRISPR⁃Cas9技术编辑自体CD34+细胞BCL11A基因，重新激活血红蛋白产生从而治疗镰刀型红细胞贫血和β⁃地中海贫血[7]，目前处于Ⅲ期临床试验阶段。另外，将CRISPR⁃Cas9技术与腺相关病毒（adeno⁃associated virus，AAV）载体联用矫正PAHENU2基因可以改善苯丙酮尿症小鼠症状[8]，这为未来罕见病体内基因治疗研究提供新思路。虽然基因治疗已在罕见病治疗中取得突破，但仍存在较大的改进空间。如基因治疗需要载体的介入，其作为外来物，可能会引起免疫排斥反应，同时使用免疫调节药物可减轻[9]，且病毒载体本身具有一定感染能力，需要找寻更安全的可利用载体[10]。向导RNA（gRNA）识别范围受限、目的基因导入同时可能会带来因基因随机插入诱变的风险、还会出现病毒的非靶向扩散问题。为此不少研究现致力于解决这些问题，包括提高同源性定向修复（non homologous end joining，NHEJ）效率，产生更精确的基因组编辑[11]；改进CRISPR⁃Cas9基因编辑技术，提高原间隔区相邻基序（PAM）对SpCas9切割位点的应用范围[12]；设计较之前有更好的稳定性、特异性及安全性的单链引导RNA（sgRNA）[13]；为减少sgRNA与脱靶位点的结合，在sgRNA的5’末端添加发夹结构形成hp⁃sgRNA二级结构，增加稳定性以及提高核酸酶的特异性[14]。此外，在基因治疗研究过程中通常采用动物模型进行实验，如何将靶基因体内表达量维持在有效治疗水平需要深入研究。基因治疗操作手段引发的伦理问题需要重视，高昂的治疗费用也需要解决。 1.2 单克隆抗体单克隆抗体药物具有选择性靶向分子和调节信号的功能，现已应用于罕见病治疗领域。依库珠单抗（eculizumab）作为一种靶向补体终末蛋白C5的单克隆抗体，被美国食品药品管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于治疗阵发性睡眠性血红蛋白尿[15]，此后又获批用于非典型溶血性尿毒症综合征和重症肌无力[15]。依帕伐单抗（emapalumab）是一种针对干扰素⁃γ的人源性单抗，是美国FDA批准的第一种治疗原发性噬血细胞淋巴组织细胞增多症的药物[16]。萨特利珠单抗（satralizumab）是一种人源化的单克隆抗体，作为白细胞介素⁃6（interleukin6，IL⁃6）受体拮抗剂被批准用于治疗视神经脊髓炎谱系障碍[17]。X连锁低磷性佝偻病（X⁃Linked Hypophosphatemia，XLH）是一种罕见的代谢性骨病，布罗索尤单抗（burosumab）可以直接中和体内过高的成纤维细胞生长因子23改善XLH相关的磷酸盐代谢，已被批准用于治疗≥1岁XLH[18]。奥法妥木单抗（ofatumumab）作为一种针对CD20的全人源免疫球蛋白IgG1单克隆抗体（IgG1MAb），被批准用于治疗复发性多发性硬化症[19]。单克隆抗体治疗的一个关键优势是其具有高度特异性，降低小分子药物常见的脱靶毒性风险，另外，其在体内稳定性较高，允许长时间间隔给药。但由于分子尺寸较大，限制组织和细胞渗透，无法靶向到达理想部位，此外抗体类药物需要注射，可能会产生局部不良反应。纳米药物具有相对分子量小、稳定性强、亲和力高、免疫原性低及组织穿透性好等特点，弥补了传统抗体药物的缺点。卡拉西单抗（caplacizumab）为靶向血管性血友病因子的纳米抗体治疗剂，于2018年在欧盟和美国获批用于治疗获得性血栓性血小板减少性紫癜[20]，为孤儿药研发带来新的突破。 1.3 ERT ERT是指通过外源性补充活性酶以治疗遗传性基因缺陷导致的酶缺失或酶缺乏所引起的罕见先天性代谢异常疾病，如溶酶体贮积症（lysosomal storage disorders，LSDs），由于编码溶酶体功能相关的水解酶或蛋白基因突变，使生物大分子不能被溶酶体正常降解而在细胞中贮积，引起细胞功能障碍，可累及多器官、多系统。ERT是治疗LSD的常规疗法，迄今美国FDA已批准19种ERT用于LSD治疗[21]（表2），我国目前已批准阿加糖酶α和阿加糖酶β治疗法布雷病，阿糖苷酶α和注射用艾夫糖苷酶α治疗庞贝氏症，依洛硫酸酯酶α、拉罗尼酶浓溶液和艾度硫酸酯酶β治疗黏多糖贮积症，伊米苷酶和注射用维拉西酶α治疗戈谢病。 ERT对已发生不可逆器官损伤的患者无效，因此应尽早开始治疗，此外，治疗血供较少组织器官病变时，需加大剂量。不同类型LSDs以及不同人群所需ERT的剂量亦具有差异性，例如治疗法布雷病、黏多糖贮积症和戈谢病的ERT剂量约为1mg·kg⁃1，而庞贝氏症则为20~40mg·kg⁃1。血脑屏障的存在限制有神经系统症状患者的给药途径，有研究发现鞘内注射ERT对I型粘多糖贮积病所致中枢神经系统病变具有较好疗效[22]，这为ERT给药途径开辟新思路。此外，随着治疗时间的延长，使用ERT的患者可能会因为对外源性酶产生免疫反应导致疗效下降，这也是临床亟需解决的问题。 1.4 药物再利用药物再利用指对已经上市，或正在开发、开发停止的药物进行相关研究，转而用于新的治疗用途的研发策略[23]。再利用的药物大多已被证明对人体较安全，有部分已进入Ⅱ期或Ⅲ期临床试验[24]，理论上来讲这些药物可以直接进行临床试验来验证是否对其他适应证有效。相较于开发全新药物而言，药物再利用可以很大程度上节约时间和成本并降低研发风险，从而提高孤儿药的研发效率。目前再利用药物来自于实验室发现、临床使用中监测到的药物效果或回顾性临床分析发现[25]。如终止妊娠药物米非司酮可用于治疗罕见病库欣综合征[26]；治疗勃起功能障碍的5型磷酸二酯酶抑制剂西地那非可用于治疗罕见病特发性肺动脉高压[27]；IL⁃1β、IL⁃6和TNF⁃α拮抗剂被用于一些罕见性自身炎症性疾病的治疗，如冷炎素相关周期性综合征、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白（NOD-like receptors family pyrin clormain cintaining 12，NLRP12）相关自身炎症性疾病、家族性地中海热和Blau综合征 Blau综合征等[28]。药物再利用亦需不菲经费支持临床试验开展以证实其对罕见病适应证的有效性，且视不同情况需重新评估安全性，申请知识产权也会延迟临床评估，这些因素影响医药企业对药物再利用的投入。研究者、医院、医药企业、政府以及其他罕见病研究机构应一起努力开发用于罕见病药物再利用的平台，共享相关数据以期解决上述问题。此外，调整临床试验只针对单一适应证的策略可加快再利用药物的研发。文章内容由凡默谷小编查阅文献选取，排版与编辑为原创。如转载，请尊重劳动成果，注明【来源：凡默谷公众号】。 2 开发孤儿药的源动力 2.1 资源整合和数据保护我国拥有较多的罕见病患者人群和丰富的研究资源，但与发达国家相比，科研资源分散、能力薄弱、信息交流和共享少，资源优势没有转化为研究优势，阻碍孤儿药研发进展。针对上述问题，我国借鉴其他国家经验，逐渐采取相应调整措施，“十二五”期间启动首个针对罕见病调查的研究项目———中国罕见疾病防治研究与示范，“十三五”期间建立国家罕见病注册系统（National Rare Diseases Registry System of China，NRDRS）及队列研究项目，将罕见病患者资源和专家资源整合在一个平台，以克服罕见病患者分散及资源无法共享等问题，并结合精准医学思路，为罕见病发病机制研究、孤儿药的研发及临床试验提供便捷。截至2023年1月，NRDRS已经覆盖全国29个省、自治区和直辖市的104家协作单位，建立193个研究队列，完成69900例罕见病患者的注册登记工作，初步完成中国罕见病临床数据库和生物样本库的建设[29]，对罕见病和孤儿药的研究具有重大意义。2019年，美国FDA启动“罕见病治疗加速器（rare disease cures accelerator，RDCA）”计划，并着手研发RDCA数据和分析平台（data and analytics platform，DAP）[30]。该平台将建立一个集成的数据库和分析中心，打破数据孤岛，接收、保护各种来源的罕见病数据，并为临床试验设计、重点选择和药物开发的其他重要考虑因素提供信息，促进孤儿药开发，这对我国孤儿药研发具有借鉴意义。药品试验数据保护制度的建立和完善，可有效保障研发企业权益，激发企业的研发动力。2017年，原国家食品药品监督管理总局颁布《关于鼓励药品医疗器械创新保护创新者权益的相关政策（征求意见稿）》，对既属于创新药又属于罕见病用药、儿童专用药，给予10年数据保护期（普通创新药为6年数据保护期）；属于改良型新药的罕见病用药给予3年数据保护期，完善孤儿药试验数据的保护制度。同年，中共中央办公厅国务院办公厅印发《关于深化审评审批制度改革鼓励药品医疗器械创新的意见》明确提出对罕见病治疗药品注册申请人提交的自行取得且未披露的试验数据和其他数据，给予一定的数据保护期。 2.2 国家激励政策自1983年美国颁布《孤儿药法案》后，新加坡、日本、澳大利亚和欧盟等均相继出台并实施了罕见病及其用药的相关法律和支持政策。我国也紧跟国际步伐，自2016年12月发布《关于“支持和鼓励中国孤儿药发展”建议的答复（摘要）》后，围绕加速审评审批、减免临床试验申请、加长市场独占期和税费优惠等方面颁布一系列激励政策和指导法规（图1），以鼓励创新和加快孤儿药进口等方式，加速孤儿药在我国上市。图1 近年我国激励孤儿药研发的部分重要政策 Fig.1 Some of China＇s important policies to stimulate orphan drug research and development in recent years 在孤儿药审评时限上，2020年新修订的《药品注册管理办法》明确将具有明显临床价值的防治罕见病的创新药和改良型新药纳入到优先审评审批程序，对于临床急需的境外已上市境内未上市的罕见病药品在70d内审结。2023年发布的《药审中心加快创新药上市许可申请审评工作规范（试行）》中指出要加速治疗罕见病创新药的审评。在我国陆续发布的3批次临床急需境外新药名单的73个品种中，孤儿药达37个，目前已有21个获批上市，平均获批时长368d。此外，还有多款名单外的孤儿药获批上市。国家政策的支持也为孤儿药市场带来可观的利润。据丁香园Insight数据库在2022年发布的《罕见病综合报告》中显示，预计孤儿药全球市场在2025年可达到1100亿美元，我国市场可达到约300亿人民币。 2.3 增加研发投入美国、欧盟和日本在国家层面上设有专门的研究项目对孤儿药研发进行资助，为孤儿药研制企业提供研究基金和开发补助，在一定程度上减轻研发负担[31]。我国国家自然科学基金委员会于2016年设立罕见病专项项目，鼓励广大科研人员积极开展罕见病相关研究。在2012—2021年期间，共有784个项目获得资助，涵盖121种罕见病中的78种，累计总资金达5336万美元。支持我国孤儿药研发的另一项重要基金是科技部“重大新药创制”科技重大专项，实施期限为2008—2020年。该专项已向14个罕见病项目提供102万美元资助，包括血友病、重症肌无力、多发性硬化、特发性肺纤维化和肌萎缩侧索硬化等，已取得明显进展。如治疗特发性肺纤维化的吡非尼酮胶囊、治疗血友病的人凝血酶原复合物注射液以及人凝血因子Ⅷ注射液（冻干）等均获得新药证书，填补国内市场空白[32]。 2.4 技术进步新型诊疗技术的进步给罕见病治疗带来新的机遇。基因工程技术的高速发展将促使基因治疗、单克隆抗体、ERT等罕见病治疗技术日益成熟。此外，计算机大数据的应用提高新药发现和设计的时效性，尤其是人工智能（artificial intelligence，AI），大大促进药物开发。近年来，研究人员逐渐将其应用于罕见病领域，优化诊断与管理，快速有效地收集、分析和表征信息，现已成功用于基础研究、诊断、药物发现和临床试验。LEE等[33]利用AI研发计算框架URSA HD（unveiling RNA sample annotation for human diseases），通过整合大量复杂疾病的临床基因表达谱和分子特征信息，在不依赖于疾病生物标志物或已知药物靶点的先验知识的情况下，为罕见病研究提供数据以促进罕见病药物再利用的发现。根据常见/可治疗和罕见/不可治愈疾病之间的标志性过程和机制相似性，URSA HD预测顺铂、依托泊苷、美法仑、维A酸和长春新碱等化疗药物可用于难治性贫血伴原始细胞增多（refractory anemia with excess blasts，RAEB），铁螯合剂、造血兴奋剂和抗氧化剂（如去铁酮、白藜芦醇和芒果苷）可作为治疗铁粒幼红细胞性贫血（sideroblastic anemia，SA）的候选物。基于研究已验证化疗药物对RAEB的有效性[34]以及铁螯合剂对SA的有效性[35]，URSA HD即使仍有很大的改进空间，但可以充当药物发现的驱动器。 3 总结和展望孤儿药研发是全球医药行业面临的共同难题和研究热点。新型研究技术的发展改变了疾病的治疗格局，给罕见病患者带来了曙光。从传统的小分子药物到单克隆抗体、基因治疗、ERT和药物再利用，使小部分罕见病的治疗有了突破，但还有大量罕见病处于无药可治的困境，孤儿药仍具有广阔的发展前景。尽管我国孤儿药研发仍落后于发达国家，但从资源整合到数据保护、从政策支撑到法律保障、从投入增加到技术进步，均有显著提升并取得一些进展。近年来，我国获批上市的孤儿药数量和种类逐年增加，越来越多的临床前研究和临床试验正在启动，孤儿药优先审评审批加快，更多的国内药企布局孤儿药创新领域。据《2023年中国罕见病行业趋势观察报告》显示，截至2023年2月份国内有81种孤儿药正处于临床试验及上市申请阶段，其中46种为本土自主研发。总之，孤儿药的研发有着巨大潜力和未来，我国罕见病及其药物研究必将进入新的时代，并在满足全球罕见病患者的医疗需求方面贡献重要作用。参考文献详见《医药导报》 2024年6月第43卷第6期文章信息源于公众号凡默谷，登载该文章目的为更广泛的传递行业信息，不代表赞同其观点或对其真实性负责。文章版权归原作者及原出处所有，文章内容仅供参考。本网拥有对此声明的最终解释权，若无意侵犯版权，请联系小编删除。学如逆水行舟，不进则退；心似平原走马，易放难收。行舟Drug 每日更新欢迎订阅+ 医药大数据|行业动态|政策解读