PCSK9 (Proprotein convertase subilisin/kexin type 9) 為體內肝臟生合成之蛋白質，於體內膽固醇的平衡扮演重要角色，它會與肝細胞表面低密度脂蛋白接受器 LDL Receptor (low density lipoprotein receptor; LDL-R) 鍵結，並一起於肝細胞內分解，使 LDL-R 無法再回收到肝細胞表面重新作用，進而影響血漿中膽固醇之清除，造成循環系統低密度脂蛋白膽固醇 (low density lipoprotein cholesterol; LDL-C) 濃度過高，升高了心血管疾病之風險。因此，若藥品能抑制 PCSK9對於肝細胞之作用，理論上，將可降低血液中膽固醇指數，降低心血管疾病之風險。

美國 FDA 於2015年7月及8月各核准一個單株抗體 monoclonal antibodies (mAbs) PCSK9抑制劑－alirocumab 及 evolocumab 作為高膽固醇血症以及家族性高膽固醇血症之治療，對於使用其他類降血脂藥療效不佳或耐受性不良時的病人，這是另一個選擇。

關鍵字：PCSK9抑制劑、alirocumab、evolocumab、降血脂藥、高膽固醇血症

壹、前言

2003年2月，加拿大生化學家 Nabil Seidah 及其團隊發表一個新的前蛋白質轉化酶 (proprotein convertase)，命名為 NARC-1 (neural apoptosis-regulated convertase)，並且得知該調控基因位於第一對染色體的短臂上。同年 Nabil Seidah 加入一個位於法國巴黎研究家族性高膽固醇血症 (familial hypercholesterolemia) 的醫療團隊，發現導致此症狀的調控基因就是 NARC-1，發表於期刊並依照標準命名法更名為 PCSK9 (Proprotein convertase subilisin/kexin type 9)。PCSK9 gene“功能獲得”的突變 ("gain of function" mutation)，該基因過度表現的結果導致血漿中膽固醇過高，家族內成員常罹患心血管疾病甚至年輕早逝。

而美國德州大學西南醫學中心團隊則是進行了反方向的研究，發現2.6%非裔美國人身上 PCSK9 gene 帶有 Y142X 或 C679X variants“功能喪失” 的突變 ("loss of function" mutation)，他們比起無突變基因者，低密度脂蛋白膽固醇 (LDL-C) 約有28%的下降，發展成冠狀動脈心臟疾病的機會更下降了88%。

後續有專家學者投入研究 PCSK9相關領域，清楚的了解到 PCSK9在體內膽固醇平衡扮演關鍵的角色，並研究抑制 PCSK9成為藥品的可能，經過許多的臨床有效性及安全性試驗，終於在2015年兩個 PCSK9抑制劑 alirocumab 及 evolocumab 獲得美國 FDA 核准上市了。

貳、PCSK9的膽固醇調節作用

PCSK9之前驅物是由肝臟細胞製造及分泌的蛋白質，由692個胺基酸所組成。Signal sequence 依序是 signal peptide (SP), prodomain (PRO), catalytic domain (CAT), hinge region, C-terminal cysteine and histidine rich domain (CHRD)。PCSK9前驅物於內質網內自主切割在 VFAQ152SIP 位置，切割片段 prodomain 非共價結合在 catalytic domain 而成為成熟有作用的 PCSK9¹ (圖一)。

 

 

PCSK9和 LDL-R 的表現主要是經過 sterol regulatory element binding protein 2 (SREBP2)來活化調控²，SREBP2 gene 位於第22對染色體22q13.2位置，生合成產生的 SREBP2主要在調節細胞內外固醇的平衡。當肝細胞內膽固醇濃度低時，SREBP2 gene 會啟動一連串的生化反應，對於所調控的基因及蛋白進行 up regulation，包括 HMGCoA synthase、HMGCoA redutase、PCSK9及 LDL-R 等等，最終達到膽固醇的體內平衡 (cholesterol homeostasis)。使用 statins 後，抑制 HMGCoA reductase 會活化 SREBP2，PCSK9和 LDL-R 兩者的濃度會同時上升³，藉由內源性的膽固醇合成減少及 LDL-R 增加從血漿中回收 LDL-C，來降低血漿中膽固醇含量。但 PCSK9濃度上升也會導致部分 LDL-R 於細胞內分解，進而減弱了statins 療效。

PCSK9於血漿中的濃度分佈隨著時間不同有差異，類似於膽固醇。在清晨時濃度較高，在傍晚時濃度較低。在性別及年齡方面，血漿中 PCSK9的濃度女高於男，男士隨著年紀增高而降低，女士則相反隨著年齡增高而增高，推測 estrogen 降低了 PCSK9基因表現。血漿中 PCSK9與 LDL-C 的濃度呈現正相關，成人血漿中 PCSK9每增加100 ng/mL，LDL-C 則增加0.20-­0.25 mmol/L⁴。

LDL-C 隨著血液循環流動至肝細胞，結合到 LDL-R 後，整體經由 clathrin coated pits 進入肝細胞內，LDL-C 由 lysosome 分解，LDL-R 則經過回收後重新回到肝細胞膜表面上繼續結合 LDL-C。

PCSK9和 LDL-R 之 EGF-A domain (epidermal growth factor repeat A) 結合後，複合體經由 clathrin coated pits 進入細胞內並於 lysosome 直接分解使 LDL-R 無法回收到細胞膜表面繼續作用 (圖二) ⁵。

 

 

單株抗體 monoclonal antibodies (mAbs) 與 PCSK9結合後，造成其無法與 LDL-R 鍵結，進而造成 LDL-R 表現上升及 LDL-C 清除增加 (圖三) ⁵。

 

 

參、PCSK9抑制劑之臨床研究

一、Alirocumab

Alirocumab 是一種與人類免疫球蛋白 IgG1同型的單株抗體藥品，分子量約為146 kDa。Alirocumab 的組成為兩條較長之重鏈 (heavy chain)，彼此以兩組雙硫鍵共價鍵結，而每條重鏈再與一條較短之輕鏈 (light chain) 以一組雙硫鍵共價鍵結，而重鏈與輕鏈的可變區 (variable region) 即為與 PCSK9結合的位置。美國 FDA 核准的適應症為罹患異型接合子家族性高膽固醇血症 (heterozygous familial hypercholesterolemia, HeFH) 及粥狀動脈硬化心血管疾病 (clinical atherosclerotic cardiovascular disease) 患者，經過飲食控制及服用過最高可容忍劑量的 statin 後，仍需額外再降低低密度脂蛋白膽固醇時使用。建議起始劑量為每兩星期75 mg，皮下注射，可視狀況調整到最高劑量每兩星期150 mg。

此藥依據不同症狀及不同服藥情況進行了多個 Phase III 臨床試驗。ODYSSEY LONG TERM trial⁶ (n = 2341) 是一個隨機、雙盲、有安慰劑對照、多國的第三期臨床試驗，研究對象為18歲以上符合適應症成人且服用高劑量或最高容忍劑量的 statins，或有併服其他非 statins 類降血脂藥品，試驗期間為78週。試驗人數依照2：1比例 (1553人：788人) 隨機分為實驗組 (注射 alirocumab150 mg) 及對照組 (注射 placebo)。有效性的主要試驗終點是試驗起始點到第24週 LDL-C 的濃度變化百分率，在第24週時，實驗組 LDL-C 降低了61.0%；對照組則有稍微上升0.8% (圖四)⁶，試驗到第78週時，實驗組 LDL-C 降低了52.4%；對照組則有稍微上升3.6%，此外實驗組在 non-HDL cholesterol、apolipoprotein B、total cholesterol、1ipoprotein (a) 及 triglycerides 都降低。安全性試驗終點是不良反應事件，在試驗的兩組有發生任何不良反應事件的比率是相似的 (實驗組81.0%，對照組82.5%)，因不良反應造成試驗中斷的比率 (實驗組7.2%，對照組5.8%)，而實驗組比較高比率的不良反應事件為注射部位不良反應 (實驗組5.9%，對照組4.2%)，肌肉疼痛 (實驗組5.4%，對照組2.9%)，認知功能障礙(實驗組1.2%對照組0.5%)，眼睛不良反應事件 (實驗組2.9%,對照組1.9%)。此外，在重大心血管事件 (因冠狀動脈疾病死亡、非致死性心肌梗塞、致死或非致死性的缺血性腦中風、不穩定型心絞痛送醫) 發生率 (使用 post hoc analysis) 為實驗組1.7%以及對照組3.3%。

 

 

ODYSSEY ALTERNATIVE trial⁷(n = 314) 是一個隨機、雙盲、雙虛擬、有安慰劑對照、多國的第三期臨床試驗，針對了18歲以上符合適應症，但對於 statins 耐受性不佳者為研究對象，參與試驗者皆先行服用與施打四週的 placebo，試驗人數依照2：1：1比例隨機分為實驗組 (注射 alirocumab 75-­150 mg 加上口服 placebo)，對照一組 (注射 placebo 加上口服 ezetimibe 10 mg) 及對照二組 (注射 placebo 加上口服 atorvastatin 20 mg) 等三組，實驗期間分為主要部分24週，展延期至196週，有效性的主要試驗終點是試驗起始點到第24週 LDL-C 的濃度變化百分率。在第24週時，實驗組 LDL-C 降低了45%；對照組 (placebo 加上口服 ezetimibe) 則降低了14.6%。

二、Evolocumab

Evolocumab 是一種與人類免疫球蛋白 IgG2同型的單株抗體藥品，分子量約為141.8 kDa。Evolocumab 的組成為兩條較長之重鏈 (heavy chain)，彼此以四組雙硫鍵共價鍵結，而每條重鏈再與一條較短之輕鏈 (light chain) 以一組雙硫鍵共價鍵結，而重鏈與輕鏈的可變區 (variable region) 即為與 PCSK9結合的位置。美國 FDA 核准的適應症除了與 alirocumab 相同外還增加了罹患同型接合子家族性高膽固醇血症 (homozygous familial hypercholesterolemia, HoFH) 患者，經過飲食控制及服用過其他種類降膽固醇藥品後，仍需額外再降低低密度脂蛋白膽固醇時使用。建議劑量為每兩星期140 mg 或每月420 mg，皮下注射。HoFH 患者建議劑量為每月420 mg，皮下注射。

OSLER-1和 OSLER-2 trial⁸，又稱為 OSLER PROGRAM (n = 4465) 是一個隨機、開放性、有安慰劑對照、多國的第三期臨床試驗，針對部分參加過 parent trial，符合適應症且接受標準治療 (standard therapy) 之成人，OSLER-1試驗期間為56週，OSLER-2試驗期間為48週，兩試驗資料合併統計。試驗人數依照2：1(2976人：1489人) 比率隨機分為實驗組 (evolocumab140 mg 兩週注射一次或 evolocumab 420 mg 四週注射一次加上 standard therapy) 及對照組 (standard therapy)，於第12週時實驗組 LDL-C 比對照組降低了60.9%。而整體心血管事件發生率方面，追蹤一年後，實驗組比對照組低 (Kaplan-Meier estimates，實驗組0.95%對照組2.18%，hazard ratio 0.47)，兩組有發生任何不良反應事件的比率是 (實驗組69.2%對照組64.8%)，認知功能障礙 (實驗組0.9%對照組0.3%)。

TESLA Part B trial⁹(n = 49) 是一個隨機、雙盲、有安慰劑對照、多國的第三期臨床試驗，針對12歲以上罹患同型接合子家族性高膽固醇血症 (HoFH) 病人，全接受標準藥物治療，實驗期間為12週。試驗人數依照2：1 (33人：16人) 比例隨機分為實驗組 (evolocumab 420 mg 四週注射一次加上 standard therapy) 及對照組 (四週注射一次 placebo 加上 standard therapy)，有效性的主要試驗終點是試驗起始點到第12週 LDL-C 的濃度變化百分率。於第12週時實驗組 LDL-C 比對照組降低了30.9%。

肆、結論

從這些臨床試驗數據看來 PCSK9抑制劑對於血漿中膽固醇的減少成效良好，對於一個需要長期用藥的高膽固醇血症來說，目前針對 PCSK9抑制劑臨床研究的時程還算太短，安全性及有效性甚至對於降低心血管及腦血管事件的利益，仍需要有更長時間的臨床試驗來佐證。目前兩種藥品各有一個長期大型試驗正在進行，為期5年的 ODYSSEY OUTCOMES trial (n = 18,000) 以及 FOURIER trial (n = 27,564)，期待有更好的成果出現。