星期三, 2019年10月23日
香港浸会大学(浸大)中医药学院的研究团队利用人工智能技术,成功研发一种崭新的适配子(即单链脱氧核糖核酸(single-stranded piece of DNA)),以治疗俗称「玻璃骨」的成骨不全症。这是香港首次有药物获得美国食品药物管理局(FDA)的「孤儿药」认定(orphan drug designation)。
取得「孤儿药」认定将为后续的药物研发带来不少好处,包括进行认可临床实验时可获税务优惠。团队预计最快可以在三年后进行临床测试。
成骨不全症,又名玻璃骨、脆骨症,是一种罕见的遗传性骨疾病,目前缺乏有效的治疗药物。全球平均每10万人便有六至七人患有此病,在香港则估计有700至800名患者。遗传学证据显示,抑制骨硬化素,即负责调节骨形成的蛋白,可以改善成骨不全的症状。採用单株抗体这种生物疗法可以抑制病人的骨硬化素,然而临床证据显示,该疗法会导致病人出现重大心血管疾病风险。
由浸大罗守辉骨与关节疾病转化医学研究所副所长张戈教授和浸大整合生物信息医学与转化科学研究所所长吕爱平讲座教授领导的研究团队,策略性地筛选并优化一种新的分子——抗骨硬化蛋白核酸适配子,能明显促进成骨不全小鼠的骨形成。此外,该适配子不会削弱骨硬化素对心血管的保护作用,因此不会增加心血管疾病的风险。
适配子是单链脱氧核糖核酸或核糖核酸(RNA)分子,被视为是抗体治疗以外的另一种选择。适配子通过三维结构,能与包括骨硬化素在内的特定目标结合,并发挥抑制作用。然而要从有超过1015个候选分子的DNA库中,寻找出最适合用作治疗成骨不全症的适配子,过程犹如大海捞针。
适配子可通过「配体指数增强系统进化技术」(SELEX)进行筛选、扩增和富集(enriched)。传统上,SELEX需要人手调控,过程十分费时。在今次研究中,浸大团队利用他们设计的微流控系统筛选适配子,成功提高效率。微流控是一种能够精确控制微升(百万分之一升)流体的技术。
团队运用微流控系统筛选出数以万计的抗骨硬化素适配子后,再利用人工智能科技进一步锁定理想的候选分子。张戈教授表示:「我们透过『新一代基因排序系统』(SELEX的其中一个步骤)取得数以千个候选序列,却无法逐一描述每个序列,包括其特异性、亲和力及活性,但人工智能却可以计算出来。」
他说:「人工智能可节省人手,缩减筛选时间,也可减少试剂消耗。它更可避免传统分析方法中经常遗漏优质候选分子的缺点。」
浸大发现的崭新抗骨硬化素适配子今年八月获美国FDA「孤儿药」认定。在美国,《孤儿药法》容许FDA给予治疗罕见疾病药物特殊的地位,亦即「孤儿药」认定。
获得「孤儿药」认定可望为后续药物研发带来一系列好处,包括加快评审程序、豁免新药上市评审费,并获得上市后七年独家市场佔有权等。
吕爱平教授表示:「研究团队目前正进行临床前研究,并会以取得美国FDA『孤儿药』认定为契机,进一步提升技术优势,为成骨不全症研发更有效的治疗策略,造福病人和社会。」
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