血小板生成藥物的漫漫長路

上週五我與兩位好友三家子共13人去了一趟花蓮，三天兩夜的旅程往返皆仰賴我那近十年的老車。行前雖然很擔心，但老車果然沒讓我失望，一路無怨無悔，未曾拋錨。網路上總是聽到有人攻擊福特車品質不好，還記得十年前我的指導教授聽到我買FORD時，跟我說美國人稱FORD為Fix Or Repair Daily！除了笑笑化解尷尬，我還真不知道要怎麼回答哩。我倒是對我這一台老破車(我兒子的評語)沒有什麼怨言，若真要挑出點什麼不滿，大概只有嫌馬力和空間太小，載著五個人在花蓮的山路上跟著一台Volvo沿路超車，真的是有點吃力。

十年，感覺很漫長，但是如果跟任何一個新藥開發或是其更早期的分子機轉闡明過程相比，就真是小巫見大巫了。我去花蓮那幾天，美國FDA發布核可Amgen針對chronic immune thrombocytopenic purpura (chronic ITP, 慢性免疫性血小板減少性紫斑症)所開發的新藥Nplate(Amgen的這個藥物最早叫做AMG531(Amgen Megakaryopoiesis Protein 531 )，進入臨床試驗時取名叫Romiplostim，通過試驗後商品名為Nplate)。chronic ITP算是小眾市場，估計美國約有60,000名患者，全世界約有120,000~140,000名患者。以每名患者約需55,000美金的治療費計算，每年市場規模大約是66~77億美金。Amgen估計到2016年市場佔有率約20%，銷售額約14億美金。

ITP是一種自體免疫疾病，病人會產生抗血小板抗體，嚴重的患者，抗體會攻擊巨核細胞(megakaryocytes)，導致血小板數目下降(thrombocytopenia, 血小板減少症)，凝血功能不良，軀體產生紫斑現象。看起來像這樣：

 

自體產生抗體導致血小板不足，治療的第一個概念當然就是補充血小板，使用血小板生成素(Thrombopoietin, TPO)應該是首選。Thrombopoietin主要由肝臟及腎臟所合成，刺激骨髓中的巨核細胞(megakaryocytes)進行分化，產生血小板。

上述概念很簡單，找到TPO的過程卻很漫長。Thrombopoietin一詞於1958年被首度提出，用以描述可以促進血小板生成的物質，雖然有概念上的名稱，但是一直沒找到相對應的生理分子。直到1990年致癌基因v-mpl被發現，隨後其細胞中的對應c-mpl被找到，並使用c-mpl作為工具，才真正開啟TPO的搜尋工程。果然，TPO於1994年被找到，並被證實具有所有典型血小板生成因子之特性。從概念提出到本尊確認，總共花了36年。如果加上機轉闡明後的藥物研發階段至核准上市為止的14年，總共花了50年！當然，這樣的算法是有點誇張了，一般認為，Nplate總共花了15年到達上市階段。

TPO的基因位於3號染色體的q臂26.3-27處，成熟的TPO蛋白是長332個胺基酸的醣蛋白。TPO的胺基端153個胺基酸與EPO(erythropoietin，紅血球生成素，165個胺基酸)完全相同，梭基端為高度醣化段，以確保TPO於血液中運行的穩定度。TPO的三級結構如下圖：

稍微有點蛋白質概念的人大概會有下面的疑問：這麼大又高度醣化的蛋白質，不容易由體外製造吧？沒錯！那如何獲得具有活性的TPO呢？當骨髓中巨核細胞表面的c-mpl受體與TPO相結合，c-mpl會啟動細胞內的下游訊號，誘發巨核細胞進行一連串的分化：

 

Amgen的Nplate採取不同的策略。提供TPO目的在啟動訊號，如果可以提供一種藥物"類似"TPO可以啟動c-mpl，應該也可以達到誘發上述過程的目標。Nplate不是天然的TPO，但是它擁有一小段可與c-mpl結合並啟動訊號的胜肽。連接此小段胜肽的是IgG Fc，可以增進此蛋白的穩定性。這個蛋白質有點像是抗體的架構，但是其右側以胜肽段取代Fab。Nplate的結構像這樣：

Nplate的臨床試驗受試者中有四例出現白血病，此外，亦有觀察到部份骨髓異常與嚴重血栓現象。FDA並未宣稱白血病是由Nplate所引致，但是FDA認為應該繼續研究以確定Nplate是否的確會導致白血病。其實以人體生理功能的複雜調控網絡而言，單一藥物完全無副作用幾乎是不可能的任務。這與Biogen Idec的Tysabri疑似可能引發PML、Amylin Pharmaceuticals的Byetta疑似可能引發胰臟炎一樣，屬於發生比例、副作用程度與可用藥選擇性的取捨問題，魚與熊掌不可兼得也。