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老药新用: 冠状病毒使抗病毒药物的再使用研究进入快车道

已有 1407 次阅读 2020-8-11 09:47 |个人分类:BioBusiness/生物商务发展与战略观察|系统分类:博客资讯

老药新用: 冠状病毒使抗病毒药物的

再使用研究进入快车道

 

药物再使用(drug repurposing),也称为药物再发现或药物重新定位,指的是重新发现现有药物的新适应症。现有的抗病毒药物以及从SARS和MERS疫情中获得的知识,成为抗击当前冠状病毒流行的最大推动和最快途径。

 

夏洛特·哈里森Charlotte Harrison   李升伟 编译

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中国的生物科技公司一直在加速对现有药物、特别是在西方已经获得审批用于其它病毒(如HIVSARSMERS)的药物进行重新利用(研究),以针对源自武汉的冠状病毒疫情进行治疗。

20201月,总部位于杭州的歌礼制药公司向国家食品药品监管局申请,在临床试验中测试两种艾滋病病毒蛋白酶抑制剂(利托那韦和ASC09),以治疗由新型冠状病毒引起的新冠肺炎(见表1)总部位于苏州的博瑞生物医学技术公司在2月初宣布,将开始生产吉列德科学公司的瑞德西韦(GS-5734),这是一种广谱抗病毒药物,用于治疗冠状病毒感染。瑞德西韦最初研发用于治疗埃博拉病毒、后来被放弃,也将得到吉利德公司与中国卫生部门合作的研究,进行随机对照试验。美国国立卫生研究院病毒生态学研究室主任文森特·蒙斯特(Vincent Munster)表示MERSSARSSARS-CoV-2病毒的总体基因组布局、总体复制动力学和生物学特征非常相似,因此针对这些冠状病毒中相对通用部分的药物进行测试是一个合乎逻辑的步骤。测试被审批使用于其他适应症的药物也很有意义,因为这些药物已经大量生产,可以大规模提供临床应用,一旦测试成功,可以起到老药新用的效果。

从新冠肺炎爆发一开始的1月,医护人员就在国家治疗指南的指引下,对住院治疗的病人使用α干扰素联合再用药物克力芝、后者是一种审批药艾滋病蛋白酶抑制物利托那韦和洛匹那韦的“鸡尾酒疗法”混合物世卫组织指出,这种联合用药可能会带来一些临床益处。克力芝由艾伯维公司制造,对其临床试验组合用药中,使用的是已知靶向与SARS-CoV-2病毒相似的其它病毒的复制机制部分的再使用药,例如:鸟苷类似物RNA合成抑制剂利巴韦林,或逆转录酶抑制剂(恩曲他滨/替诺福韦艾拉酚胺延胡索酸酯)或莫斯科Pharmstandard公司生产的膜融合抑制剂乌米费诺韦,乌米费诺韦也在作为单方药物进行试验。SARS-CoV-2是一种有包膜的、正义、单链RNA链的β冠状病毒,其类似物有严重急性呼吸综合征病毒(SARS)和中东呼吸综合征病毒(MERS)病毒基因组编码的潜在抗病毒靶点包括非结构蛋白(3-胰凝乳蛋白酶样蛋白酶、木瓜酶样蛋白酶、RNA依赖性RNA聚合酶及其解旋酶)、结构蛋白(如衣壳刺突糖蛋白)和辅助蛋白。克力芝被认为可以抑制SARSMERS冠状病毒的3-胰凝乳蛋白酶样蛋白酶,并与改善SARS临床试验结果有关。歌礼公司还报道了一位新冠肺炎患者在使用这种HIV蛋白酶抑制剂组合药后病情迅速好转。

但是,比利时鲁汶大学君威医学研究所的埃里克·德克勒克(Erik De Clercq说,在寻找或设计针对COVID-19的有效药物时我们应该远离那些抗病毒药物,它们已知作用于那些在冠状病毒复制中没有发挥作用的靶点这类药物包括靶向疱疹病毒DNA聚合酶的喷昔洛韦,以及靶向艾滋病毒蛋白酶的洛匹那韦/利托那韦。相反,他更倾向于靶向一种病毒特异性蛋白质,比如RNA依赖性RNA聚合酶,他指出冠状病毒不包含或使用某种逆转录酶。埃默里大学埃默里药物开发研究所所长乔治·佩因特(George Painter)也对HIV蛋白酶抑制剂战略持谨慎态度。 “利用艾滋病毒药物作为重新利用药物来对抗冠状病毒可能需要一个很长的过程,它们是特异性针对艾滋病毒设计的蛋白酶抑制剂,他说。尽管如此,克力芝的几项临床试验正在进行中,或单独进行,或与干扰素、鸟苷类似性RNA合成抑制剂、逆转录酶抑制剂或流感药物(巴洛沙韦、奥司他韦和乌米费诺韦)的各种组合进行(1)。这些临床试验预计将从5月底开始得出结果。

佩因特对吉利德公司正在研究的药物瑞德西韦更为乐观一些,这种核苷酸类似物的抗病毒药物可以阻断埃博拉病毒的RNA聚合酶,从而阻止病毒复制。重新使用瑞德西韦背后的想法是,其广谱抗病毒活性可能使其对SARS-CoV-2病毒有效。事实上,瑞德西韦正在进行2月初开始的两项临床试验,预计完成日期为4月初。“瑞德西韦对所有不同的冠状病毒都有很高的疗效,因此它是开始得到测试的主要候选药物之一。蒙斯特说。世卫组织1月底发布的《研发计划报告》认为,基于其对冠状病毒的广谱活性、体外和体内数据以及埃博拉病毒疾病试验的临床安全性,瑞德西韦是最有希望治疗COVID-19的候选药物。

1月发表的体外研究表明,瑞德西韦对临床分离的SARS-CoV-2毒株具有活性。在感染了相关MERS病毒的小鼠身上的实验数据也表明,该药在改善肺功能方面优于洛那韦/利托那韦和干扰素的联合用药。美国第一例确诊的新冠肺炎患者在接受一天的瑞德西韦治疗后病情有所好转,尽管这不能直接归因于药物的效果。从那时起,瑞德西韦已经被证明可以降低MERS病症的严重性,包括这种病症非人类灵长类模型的病毒复制和肺损伤。

芝加哥洛约拉大学微生物学与免疫学系助理教授布莱恩·芒斯(Bryan Mounce)说“这类广谱制剂非常适合于暴发疫情,在这种情况下,我们不完全了解我们在处理病原体方面的情况。他补充说虽然我们可能不了解其抗病毒活性的所有机制,但重要的是它们的副作用尽可能少。第二种正在试验的广谱抗病毒药物(1)是位于东京的富山化学公司的RNA聚合酶抑制剂法匹拉韦,它被批准用于甲型和乙型流感。在一项体外研究中,这种化合物对临床分离的SARS-CoV-2毒株没有表现出很强的活性。

另一种HIV蛋白酶抑制剂--杨森公司生产的普泽力(达芦那韦和促进剂科比司他)也在评估中。1月底,杨森公司将普泽力运往中国进行体外测试。公司在给《自然生物技术》杂志的一份声明中说:“我们注意到坊间传闻达芦那韦可能对新冠肺炎有抗病毒活性。该公司没有体外或临床数据支持达芦那韦用来治疗新冠肺炎这批货物的接受者已经注册了一项临床试验,以测试普泽力的联合用药情况。

至少有10项临床试验正在测试氯喹,它被批准为一种抗疟疾和自身免疫性疾病的药物。在体外,胞内体酸化融合抑制剂阻断了临床分离的SARS-CoV-2病毒的感染。

大多数临床试验药物(1)抑制冠状病毒感染各个生命周期的不同关键组分。这些包括病毒进入宿主细胞(乌米费诺韦、氯喹或干扰素阻断)、病毒复制(洛匹那韦/利托那韦ASC09达芦那韦/科比司他阻断,抑制3C样蛋白酶(3CLpro))和病毒RNA合成(瑞德西韦、法匹拉韦、恩曲他滨/替诺福韦艾拉酚胺或利巴韦林抑制)SARS- CoV -2病毒的基因组序列表明,参与复制周期的SARS-CoV-2SARSMERS蛋白之间存在高度的序列相似性。

通过介导病毒-细胞受体相互作用的刺突糖蛋白靶向病毒细胞入口是另一种再利用的选择。SARS-CoV-2病毒利用血管紧张素转换酶2 (ACE2)和细胞蛋白酶跨膜蛋白酶丝氨酸2 (TMPRSS2)进入靶细胞。根据一份未发表的预印本论文,已上市的TMPRSS2抑制剂甲磺酸卡莫司他阻止了SARS-CoV-2病毒进入细胞。而雅努斯相关激酶 (JAK) 抑制剂巴里替尼被批准用于治疗类风湿关节炎,它是通过机器学习算法在抑制ACE2介导的内吞作用的基础上识别出来的。另一种JAK抑制剂鲁索替尼正在试验(联合使用间充质干细胞输注)用于COVID-19

2月初发布的3CLpro的高分辨率晶体结构(蛋白数据库标识符6LU7)和一篇描述融合前构象中病毒刺突S蛋白的3.5Å分辨率结构的《科学》论文也加速了药物的发现工作。据报道,确定3CLpro结构的研究人员用它来筛选重新使用的药物,包括蛋白酶抑制剂沙奎那韦、茚地那韦、洛匹那韦和利托那韦、蛋白酶体抑制剂卡非佐米、两种呼吸道合胞病毒药、一种精神分裂症药和一种免疫抑制剂。同样在3CLpro结构的基础上,机器学习算法(生成深度学习)产生了几种新的潜在的抑制物。将这些分子研发成为药物需要一个非常漫长的药物开发过程,可能比目前的疫情还要长。预印本论文作者之一、香港Insilico Medicine公司首席执行官亚历克斯·扎沃龙科夫(Alex Zhavoronkov)表示,在这些新结构和已知药物之间找到相似之处可能是再利用研究的一种选择——在这种情况下,机器学习搜索的速度可能在流行病环境中特别有用。

但即使没有SARS-CoV-2结构,也可以进行虚拟筛选德国吕贝克大学生物化学研究所的罗夫·希根菲尔德(Rolf Hilgenfeld)首先,我们可以利用从SARS冠状病毒提取的酶结构。当然,这有一些区别,但大多数不会影响抑制剂与底物的结合位点,他说。

尽管虚拟筛选使相对快速地发现分子成为可能,但在采取任何进一步的措施之前,这些化合物仍然需要进行实验测试——例如,在细胞培养物中对抗病毒。希根菲尔德说不幸的是,根据以往的疫情爆发经验,并不是所有的研究都很可靠,它们都是在紧张的压力下进行的,所以人们必须对结果保持谨慎。

以瑞德西韦等药物为靶点进行病毒复制,可防止无症状、轻度或中度的COVID-19病例发展为重症病例。然而,目前正在试验的药物对那些病情最严重的人来说可能还不够。 通常那些出现在医院的人已经患有严重的、与肺炎有关的疾病。在这里,瞄准病毒复制可能会消灭病毒,但不会祛除病人的免疫应答很可能造成的损害。蒙斯特说。 

这些被重新利用的药物是有限的,所以几乎可以肯定的是,在对抗COVID-19的战斗中,不仅需要被重新利用的药物,还需要新的药物。佩因特指出,最有希望的是那些不仅能对付冠状病毒,而且能对付其他RNA病毒,如高致病性埃博拉病毒和禽流感病毒的抗病毒药物。如果从目前的疫情中得到什么信息,那就是它几乎不可避免地会再次发生。

表1 临床开发中用于治疗COVID-19的药物选编

药物或复方组成

发明公司

状态与机制

临床试验(试验提交日期)

ASC09/利托那韦、洛匹那韦/利托那韦 ,含或不含乌米费诺韦

歌礼公司、艾伯维、Pharmstandard公司

ASC09是一种实验性HIV-1蛋白酶抑制剂; 利托那韦和洛匹那韦/利托那韦是批准的艾滋病毒白酶抑制剂乌米费诺韦是一种批准的抗流感入抑制剂

至少三项临床试验(202026日)

ASC09/奥司他韦、利托那韦/奥司他韦、奥司他韦

歌礼公司、吉利德公司和艾伯维公司

  奥司他韦是一种批准用于流感的唾液酸酶抑制剂

  一项试验(202027日)

阿兹夫定

郑州格然林医药科技有限公司

实验性逆转录酶抑制剂(抗HIV-1病毒药)

一项临床试验(2020215日)

巴洛沙韦/法匹拉韦和洛匹那韦/利托那韦 的各种组合

富山化学株式会社

巴洛沙韦是一种Cap依赖的内切酶抑制剂,法匹拉韦是一种鸟嘌呤类似物RNA依赖RNA聚合酶抑制剂,被批准用于甲型和乙型流感;见前

两项试验(202023日;202024日)

 

达芦那韦/科比司他单独使用、或与洛匹那韦/利托那韦和胸腺素α1合用等各种组合   

杨森公司、吉利德公司

达芦那韦科比司他分别是HIV-1蛋白酶抑制剂和细胞色素P450 (CYP)3A酶抑制剂,被批准为抗HIV-1/艾滋病的组合用药。胸腺素α1一种免疫反应促进剂

两项临床试验(202025日;202023日)

瑞德西韦

吉利德公司

用于埃博拉病毒和马尔堡病毒暴发的腺嘌呤类似物的磷酰胺前药(结构类似于批准的艾滋病毒逆转录酶抑制剂)

两项临床试验(202025日;202026日)

氯喹或羟基氯喹

· 

 

上海中西制药、上海紫源制药,武汉武药药业

内小体酸化融合抑制剂

· 

 

至少10项临床试验(202022日、14日)

甲强龙

仿制药

合成的皮质类固醇,与核受体结合,抑制促炎细胞因子

一项临床试验(2020210日)

干扰素α2b单方或与洛匹那韦/利托那韦和利巴韦林组合使用

渤健公司、默克公司

干扰素α2b是一种具有抗病毒特性的重组细胞因子利巴韦林是一种鸟嘌呤衍生物;见前

两项临床试验(202025日;2020123日)

卡瑞利珠单抗和胸腺素

因塞特公司、上海恒瑞制药公司

卡瑞利珠单抗是一种针对PD-1的人源化单克隆抗体(mAb)

两项临床试验(2020214日)

托珠单抗

中外制药株式会社、浙江海正药业公司、江苏Qyun生物医药公司 

靶向白介素6的人源化单抗

一项临床试验(2020213日)

表注:最后一次搜索在215日进行,使用https://clinicaltrials.govhttp://www.chictr.org.cn。不包括中药和血液衍生产品,例如来自康复病人的血清和干细胞。所有试验都在中国进行。

[资料来源:Nature Biotechnology 27 February 2020]

原文链接:https://www.nature.com/articles/d41587-020-00003-1



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1 许培扬

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