阿爾茨海默病（AD），一個既熟悉又陌生的疾病，直到現在，研究人員們還在不斷髮現新的疾病機制，尋找有效的治療方法。那麼我們不禁要問，AD治療的下一步在哪裡？
近日，Nature Aging雜誌刊登的一篇最新論文[1]或許一定程度上回答了這個問題。
來自Gladstone研究所的黃亞東研究員的團隊發現，一種已經上市30多年的強力速效利尿劑——布美他尼，在實驗中成功逆轉了小鼠和人類神經元中AD相關的轉錄組特徵，以及AD相關表現，另外，透過對兩個獨立機構的電子病歷的分析，他們發現，使用布美他尼與65歲以上的老年人AD患病率顯著降低35%-75%有關！
能有這樣的發現，還要說到2017年，因為開發AD新藥是一個非常漫長的過程，也很昂貴，為了能更快地為患者提供有效的治療，黃亞東研究員推動了Gladstone轉化促進中心的成立，希望能為FDA已經批准上市的藥物找到一些新的使用價值[2]。
AD患者在遺傳、病理和臨床表現方面都具有顯著的異質性，想開發一種藥物來囊括所有的患者是不太可能的，這也給新藥的臨床試驗帶來了很大的挑戰。
黃研究員決定從基因入手，他的團隊首先分析了目前唯一公開的人類顳葉轉錄組資料庫，其中包含AD患者和非AD對照人群及他們的APOE基因型資訊。APOE基因是AD的主要遺傳風險因素，相比APOE3純合子（APOE3/APOE3），APOE4雜合子（APOE3/APOE4）和APOE4純合子（APOE4/APOE4）分別會導致AD風險增加3-4倍和12-14倍[3-5]。
根據APOE基因型和患者性別的不同，研究人員對資料庫中的患者進行了分層，並且評估了他們差異化表達的基因。
在APOE3/APOE3、APOE3/APOE4和APOE4/APOE4基因型的患者中，相比匹配的對照組，分別有539、259和1079個差異化表達的基因，但其中只有108個（5.6%）在三組AD患者中“共享”。差異化表達的基因也分別對應了不同的訊號通路，三組AD患者“共享”7條。這印證了AD患者遺傳上的異質性。
AD患者APOE基因組特異性表達增加（e）和減少（f）的基因，以及差異化的訊號通路（g）
接下來，他們參考了癌症藥物再利用研究的思路，希望能找到可以將患者轉錄組特徵“扭轉”回到正常狀態的藥物。
基於計算出的不同藥物的“扭轉評分”，研究人員挑選了5種評分最高的作為備選，對它們的藥理資訊和潛在作用機制進行了搜尋，最終，布美他尼脫穎而出。
接下來就是驗證布美他尼效果的時間了！
研究人員選擇了兩種小鼠模型。第一種是APOE4-KI小鼠，這種小鼠通常在15個月左右（相當於60歲的人類）出現學習和記憶缺陷。經布美他尼治療後，老年APOE4-KI小鼠大腦中表達水平異常的基因得到逆轉，初步顯示了布美他尼的潛力。
老年APOE4-KI小鼠海馬CA區神經元表現出超興奮性，這是已知的AD相關的神經元表型，經8周的布美他尼治療後，這種病理學表現得以逆轉。同樣，神經元的可塑性也幾乎得到了完全的恢復。
老年APOE4-KI小鼠海馬CA區神經元的興奮性（a）和可塑性（b）變化，APOE4/APOE4小鼠接受布美他尼治療（藍）後恢復到了和APOE3/APOE3小鼠相似的水平
這些變化體現在了小鼠認知缺陷的改善上。22個月大的雌性APOE4-KI小鼠接受治療前，在Morris水迷宮裡非常迷茫，尋找隱藏平臺需要的時間始終長於APOE3-KI小鼠，表明它們的空間記憶能力受損，但接受治療後，就可以達到和APOE3-KI小鼠相似的水平了。當然，研究人員排除了布美他尼是透過提高小鼠的游泳速度或改善學習能力來達到這種效果的可能性。
在小鼠海馬區的幾種主要神經元型別中，研究人員觀察到了135條訊號通路在至少一種中富集，這些神經元表現出了顯著的轉錄組特徵的“扭轉”，這些訊號通路中有28條與人類APOE4/APOE4 AD患者重疊。由APOE4介導的大腦的衰老轉錄組特徵也在布美他尼治療後得到了逆轉。
研究人員選擇的第二種小鼠模型是J20/E4-KI小鼠，這種小鼠攜帶與早發性家族性AD有關的APP突變，大約從6月齡開始就會產生明顯的Aβ斑塊。他們在小鼠10月齡時進行布美他尼治療，持續12周。治療同樣恢復了J20/E4-KI小鼠正常的神經元興奮性和可塑性，也顯著減少了Aβ斑塊。
J20/E4-KI小鼠對照組（d）和接受布美他尼治療（e）後Aβ斑塊免疫染色結果
除了小鼠模型，研究人員也在APOE4/APOE4表型的由人誘導性多能幹細胞（iPSC）分化而來的人類神經元中進行了實驗。經布美他尼處理的神經元的AD相關轉錄組特徵順利“扭轉”。
如果布美他尼真的這麼有效的話，作為一款已經上市30多年的老藥，使用他的患者群體的AD發病率和其他人群一定是有一些差異的。為了驗證這一點，研究人員分析了兩個獨立的大型電子健康記錄資料庫，一個來自加州大學舊金山分校，包含2012年-2019年就診的130萬名患者的資訊，另一個來自西奈山衛生系統，涵蓋了390萬名患者。
兩個資料庫中各有1850名和1901名65歲以上使用布美他尼的人。由於布美他尼用於部分高血壓患者的治療，而高血壓是AD的已知風險因素[6]，因此，研究人員匹配了10個對照佇列，每個佇列的人數是使用布美他尼患者的2倍，使用基於年齡、種族、性別、高血壓和水腫診斷的傾向性評分方法。根據計算，接受布美他尼治療的人的AD患病率降低了35%-75%。
黃亞東研究員表示，由於兩個電子健康記錄資料庫沒有記錄患者的APOE基因型並進行分層，因此，這一真實世界資料表明布美他尼可能能夠更廣泛地對抗AD，不侷限於APOE4/APOE4的AD患者。
基於這些發現，他們正在計劃與多個醫療中心合作，開展布美他尼治療攜帶APOE4的AD患者的臨床試驗。但是研究人員表示，在臨床試驗證實其療效前，醫生不應為AD患者開具布美他尼。
參考資料：
[1] https://www.nature.com/articles/s43587-021-00122-7
[2] https://gladstone.org/news/can-already-approved-drug-treat-alzheimers-disease
[3] Huang Y, Mucke L. Alzheimer mechanisms and therapeutic strategies[J]. Cell, 2012, 148(6): 1204-1222.
[4] Liu C C, Kanekiyo T, Xu H, et al. Apolipoprotein E and Alzheimer disease: risk, mechanisms and therapy[J]. Nature Reviews Neurology, 2013, 9(2): 106-118.
[5] Corder E H, Saunders A M, Strittmatter W J, et al. Gene dose of apolipoprotein E type 4 allele and the risk of Alzheimer's disease in late onset families[J]. Science, 1993, 261(5123): 921-923.
[6] Lennon M J, Makkar S R, Crawford J D, et al. Midlife hypertension and Alzheimer’s disease: a systematic review and meta-analysis[J]. Journal of Alzheimer's Disease, 2019, 71(1): 307-316.
