發布時間:2020/03/24作者:admin

狙擊COVID-19:銀色子彈何在?

新冠疫情發展到今天,已然開啟肆虐全球的模式。遺憾的是,縱然元兇COVID-19的基因圖譜、蛋白結構、入侵受體等生物學相關機制都相繼被快速探明,但迄今為止,除了若干公共衛生措施和醫療手段之外,我們在藥物方面堪與病毒一戰的武器十分有限。從瑞德西韋到氯喹,目前都沒有特別振奮的消息傳出。面對窮兇極惡的COVID-19,我們的銀色子彈究竟在哪里呢?

抗病毒藥物:非熱點領域的尷尬

這或許應該從抗病毒藥物的研發形勢說起??v觀新藥研發的版圖,相比腫瘤、中樞神經系統疾病、慢性病等諸多熱點領域,抗病毒藥物的熱度著實不高。究其原因,主要存在病患群體支付能力有限(典型一說是HIV常被稱作窮人?。?、地域分布不均(各大洲人群疾病譜不同)、發病水平不穩定(疫情并非常年存在)、病毒學基礎研究進展不足、疫苗和公共衛生手段能夠部分解決問題等諸多因素。

歐美國家中,工業界自數年前HCV被成功治愈之后,除了少數生物技術公司和公益組織尚在努力攻克HIV之外,抗病毒藥物研發整體已在日漸蕭條。中國的局面同樣也難言樂觀,根據醫藥魔方NextPharma數據庫的統計,在研抗病毒創新藥超過九成是針對HBV,其余病毒類型同樣門庭冷落。在此背景下,面對Cov-2019突發疫情,業界的手忙腳亂并不意外。

其實冠狀病毒在學術界并不陌生,只是數十年來并未大量吸引公眾的關注,直到2003年SARS和2012年MARS的相繼爆發。這或許是緣于此前的主要致病株,包括HCoV?229E、HCoV?OC43、HCoV?NL63以及 HCoV?HKU1等,導致的感染癥狀大多比較溫和,可以自愈。即使是SARS和MARS這樣大量傳播和致死的全球性公共事件,其關注度也往往隨著疫情平息而驟減。

冠狀病毒在基礎科研領域尚有若干實驗室一直專注研究,在工業界則常年是門前冷落鞍馬稀,這也正是為何當COVID-19突然爆發后,盤點此前針對SARS和MARS的在研抗病毒藥物,大多數都在Pre-Clinical或者至多I期,能夠拿出手寥寥無幾。很無奈,但這就是現實。

以史為鑒:尋找對抗COVID-19的武器

現代理念的抗病毒藥物,最早應該追溯到1963年獲批的Idoxuridine。此后五六十年間,在學術界和工業界攜手共戰HIV、HCV、HBV、流感等各類型病毒,近百種抗病毒藥物被相繼研發上市,其中還不乏索磷布韋這樣里程碑級別的勝利。無論是經驗或是策略,應該說已有相當程度的積累。那么應對COVID-19,這些能帶來怎樣的借鑒呢?

盤點一下抗病毒藥物的研發策略。通常來說,大多數病毒的生命周期,主要包括與細胞表面受體結合、內吞進入、脫殼釋放遺傳物質、轉錄或逆轉錄(有些還可能整合到宿主基因組)、蛋白翻譯和剪切以及病毒的組裝、成熟和釋放等環節,期間還涉及到對某些宿主細胞器的利用。隨著病毒種類的不同,具體路徑或許略有差異,但基本有跡可循。迄今為止,抗病毒藥物的開發策略也是針對這些環節進行嘗試。

從分類上,冠狀病毒屬于線性正鏈單股RNA病毒。與SARS-Cov和MARS-Cov類似,COVID-19基因組編碼表達的蛋白包括4種非結構蛋白:兩種蛋白酶(Protease)PLPro及3CLpro,解旋酶(Helicase),RNA聚合酶(RNAPolymerase),以及結構蛋白S (Spike Glycoprotein)。4種非結構蛋白是COVID-19生命周期過程中的關鍵酶,結構蛋白S則是病毒與細胞表面受體結合和進入過程中的關鍵角色。

Cov-2019基因組圖譜

人類與RNA病毒已纏斗多年,包括HIV、埃博拉、流感、HCV等等都是老對手了,這或許能為我們對抗COVID-19提供若干經驗,我們依次來看。

病毒入侵抑制劑(Viral Entry Inhibitors)

病毒入侵細胞的第一步,是通過配體蛋白與細胞表面特定受體結合,改變構象并啟動后續步驟。抑制病毒入侵的策略是阻斷病毒與受體結合,包括靶向病毒或者宿主細胞的受體。FDA目前已批準多個入侵抑制劑,類型包括小分子(Maraviroc,靶向HIV CCR5)、多肽(Enfuvirtide,HIV-GP41同源序列)以及大分子(Palivizumab,靶向RSV Glycoprotein F)。

雖然經驗表明,阻斷入侵的策略并非在所有的病毒上行之有效,但幸運的是,對冠狀病毒可能有機會。無論是從此前針對MARS-Cov的動物模型研究,或是此次COVID-19疫情中摸索出的康復病人血清的救治,都顯示出積極的信號。S蛋白的結構已被成功解析,并在2月份的Science雜志發表。

COVID-19的S 蛋白結構

根據公開新聞報道,包括Vir Biotechnology、AbCellera、Regeneron等公司均在篩選針對S蛋白的單抗藥物。此外,藥明康德已經也ImmunoPrecise達成了共同開發意向。

除病毒表面配體外,針對病毒宿主細胞表面受體開發藥物也是阻斷病毒入侵的策略。COVID-19的受體基本確認和SARS-Cov一樣,是ACE2。通過選擇S蛋白合適序列的合成多肽,是靶向ACE2的主要思路。這方面也有不少嘗試,并可以結合此前SARS-Cov的若干研究經驗。

核苷類似物(Nucleoside Analogues)

核苷類似物大概是目前針對COVID-19的抗病毒藥物開發嘗試中被提及最多策略,主要是由于這類藥物針對多種類型的病毒都有過成功的案例,還獲得過包括Entecavir等成功的藥物。此外,與其他策略相比,核苷類似物靶向病毒核酸的特性,決定了其擁有更多廣譜潛力,許多在研或者上市的藥物,都可以直接用來嘗試。當然,作為針對COVID-19這種RNA病毒開發的藥物,選擇范圍也主要是在可作為RNA聚合酶抑制劑的核苷類似物之內。

上市藥物中,Roche已獲批上市的利巴韋林是一種鳥嘌呤類似物,可以有效抑制多種RNA病毒的RNA聚合酶活性,此前已被批準HCV、RSV和HSV的適應癥,并且在針對SARS-Cov和MARS-Cov感染的患者群體中也有過嘗試,是被寄予厚望的候選藥物。此外,為海正拉了數個漲停板的法匹拉韋也是類似機制的已上市廣譜抗病毒核苷類似物。

在研藥物中,熱度最高的自然就是被稱作“人民的希望”的瑞德西韋 (Remdesivir)。瑞德西韋此前主要針對Ebola開發,并在SARS-Cov和MARS-Cov的細胞和動物實驗中已經顯示出一定活性,其用于COVID-19的臨床試驗早已是萬眾矚目,不知最后能否拿到積極的結果。

另一種在研的腺嘌呤衍生物,Galidesivir (BCX4430)也可能有機會。Galidesivir最初針對HCV開發,已經積累了若干針對健康人群的臨床數據,在黃熱病毒感染患者中也看到一定程度療效,據說在針對多種RNA病毒的臨床前實驗中都有些積極的數據,包括SARS-Cov和MARS-Cov。

核苷類似物盡管有著廣譜抗病毒的潛力,但最大的挑戰可能也就是相應的低特異性。根據披露的針對COVID-19的體外細胞學研究數據,利巴韋林的EC50為 61.88 μM,瑞德西韋的EC50為 0.77 μM,都談不上特別出彩,這也使得臨床使用中可能需要更高的劑量才能達到目標抗病毒效果,但同時有會帶來安全性的隱患。

蛋白酶抑制劑(Protease Inhibitors)

蛋白酶是各類型病毒基因組表達的關鍵剪切和組裝原件,因此也是抗病毒藥物研發瞄準的重要靶點。目前靶向蛋白酶開發的,最成功的抗病毒藥物類型應該是HIV和HCV,分別有多個蛋白酶抑制劑獲批,尤其HCV NS3/4A 蛋白酶抑制劑的已經成為經典里程碑。

和SARS-Cov以及MAR-Cov相同,COVID-19也表達有兩個蛋白酶:3CLpro(3-chymotrypsin-like protease)和PLpro(papain-like protease)。此前曾報道有不少化合物在體外顯示出能夠抑制不同種類冠狀病毒的3CLpro或CLpro酶活性,但卻未能成功抑制病毒復制,而且廣譜性不太好。

獲批的蛋白酶抑制劑中,來自AbbVie的洛匹那韋和利托那韋以及來自Teva的Disulfiram曾被報道可能有針對SARS-Cov和MARS-Cov的抗病毒活性。洛匹那韋和利托那韋被推測可能靶向3PLpro,此前在靈長類動物模型,以及SARS-Cov感染的患者中都層曾報道過一些積極的結果。不過,這些作為針對HIV蛋白酶開發的抑制劑,面對COVID-19最終療效能有幾何,尚需觀察。雙硫侖(Disulfiram)靶向乙醛脫氫酶,用于治療酒精成癮,雖然此前適應癥不是抗病毒,但有研究顯示能抑制冠狀病毒的PLpro,不過尚無臨床證據。

此外,最近還有研究報道,乙烯砜(Vinylsulfone)類小分子作為蛋白酶抑制劑,在抑制COVID-19復制方面表現出nM級別的活性,但其準確機制可能還需要進一步探尋。

宿主靶向藥物(Host-Targeted Agents)

除了靶向病毒的關鍵元件,針對宿主調控也是開發抗病毒藥物的策略之一,首當其沖的就是廣譜激活宿主免疫系統。包括冠狀病毒在內,許多病毒都有壓制宿主免疫系統的能力,由此逃避免疫反應,因此重新激活宿主免疫反應也被認為能夠改善機體抗病毒的效果。

最近動靜最大的抗病毒免疫調節劑,當屬已經在英國開展號稱萬人臨床試驗的氯喹(Chloroquine)。此外,用于治療腹瀉的硝唑尼特(Nitazoxanide)也被看好。這兩個化合物在體外細胞實驗中呈現出的抗病毒活性EC50分別達到 1.13μM和2.12μM。此外,各類型干擾素被認為也可能有助于COVID-19的治療。

不過客觀地說,既往比較成功的抗病毒藥物品種,絕大多數還是以病毒為靶向。相比之下,針對宿主開發的抗病毒藥物,在精準度、安全性等方面,仍然存在較大的局限性,真正成功的案例十分有限。譬如在HBV的治療中,干擾素類別藥物的使用,已經越來越少。

結語

整體看來,至少目前為止,面對COVID-19,真正可能行之有效的抗病毒藥物并不多。歸根結底,還是緣于此前學術界和工業界對冠狀病毒的關注有限。這使得我們在短時間內,只能通過Repurposing,也就是老藥新用的方式,挖掘可能對抗COVID-19的藥物。

盡管老藥可以快速進行體外的細胞學研究等POC驗證,甚至也積累過安全性等人體數據,但是面對新冠肺炎這樣全新的適應癥,無論是目標人群、劑量探索、給藥窗口等諸多方面,仍然存在諸多不確定性,路漫漫其修遠兮。

不過,鑒于此次疫情已經是本世紀前20年內,冠狀病毒導致的第三次全球傳染病爆發,諸多觀點已經認為,冠狀病毒有可能在未來成為流感一樣的季節性傳染病。對此局面,相關研究關注度已然大幅提升。我們有理由相信,在不久的未來,更多針對冠狀病毒的真正有效候選抗藥物將陸續出現。

轉自:醫藥魔方