重磅炸彈——索非布韋的研發(fā)歷程

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作者：嚶其鳴來源：藥渡

2019-12-05

丙型肝炎（簡稱丙肝）是由丙型肝炎病毒（HCV）感染引起的病**肝炎，全球有超過1.5億人口感染HCV，我國也有1000萬人感染丙肝。該病隱匿性強，感染者往往沒有癥狀或者癥狀很輕，容易被患者忽視。但它會悄悄侵蝕人們的健康，逐步發(fā)展為肝硬化和肝癌。據(jù)報道，感染HCV后20年，肝硬化的發(fā)生率將近10~15%。

目前治療丙肝的方案有兩種：PR方案（聚乙二醇干擾素聯(lián)合利巴韋林）和DAAs（直接抗病毒藥物，direct-acting antivirals）。但PR方案有很明顯的缺點，24至48周內(nèi)注射聚乙二醇干擾素和服用抗病毒藥物利巴韋林，但這種療法費用昂貴且毒副作用強，總體治愈率為54%-56%，且用藥時間長，給藥不方便。而之后出現(xiàn)的DAAs方案的總體治愈率陡然提高到90%以上，有甚者能夠達(dá)到100%的治愈率，且服用時間較短，大多為口服，用藥方便，使丙肝成為可治愈的疾病。而本文所說的索非布韋（Sofosbuvir），正是DAAs藥物之中的佼佼者，自索非布韋被美國FDA于2013年批準(zhǔn)上市，即成為該年度獲批的最重要的新藥之一，并很快成為“重磅炸彈”。

索非布韋化學(xué)結(jié)構(gòu)式

HCV的結(jié)構(gòu)與DAAs藥物

HCV屬于單鏈正義RNA病毒，主要包含6種基因型?？茖W(xué)家經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，HCV的復(fù)制過程中涉及到3個重要的藥物作用靶點：（1）NS3/4A蛋白酶——與HCV多聚蛋白轉(zhuǎn)錄后加工處理有關(guān)；（2）NS5B聚合酶——催化HCV RNA合成的關(guān)鍵酶；（3）NS5A蛋白——與形成復(fù)制復(fù)合物有關(guān)。NS3 /4A蛋白酶抑制劑包括特拉匹韋、波普瑞韋等藥物，NS5A蛋白抑制劑包括達(dá)卡他韋、雷迪帕韋等。而索非布韋屬于NS5B聚合酶抑制劑，與靶點結(jié)合后，可以終止病毒RNA復(fù)制，是消滅HCV的“終極絕招”。同時，該藥也是首個無需聯(lián)合干擾素治療丙肝的藥物，且對所有基因型HCV均有作用。

膜相關(guān)HCV的RNA復(fù)制的假設(shè)模型

潛在DAAs化合物的設(shè)計探索

索非布韋的發(fā)現(xiàn)起始于對HCV NS5B RNA依賴RNA聚合酶（HCV NS5B RNA dependent RNA polymerase，簡稱HCV NS5B RdRp）的研究。HCV NS5B RdRp對于HCV來說是及其重要的酶，而主導(dǎo)HCVNS5B RdRp的Gly317-Asp318-Asp319(GDD)是一種不變的精氨酸殘基，且存在于所有HCV基因亞型中。核苷三磷酸（NTP）結(jié)合在GDD位點，使HCV RNA鏈延長。所以HCV NS5B RdRp是不可多得的活性靶點。

靶點有了，接下來就是要設(shè)計與靶點結(jié)合的抑制劑了。普遍的做法是設(shè)計核苷的類似物，所設(shè)計的化合物要注意兩點：1.與RNA聚合酶脫靶造成的**的大??；2.化合物本身活性與是否參與體內(nèi)核酸代謝。設(shè)計出不易脫靶、**小且活性高的化合物是DAAs藥物的關(guān)鍵所在。

經(jīng)過科學(xué)家的大量實驗設(shè)計及積累的經(jīng)驗，他們篩選出尿苷的類似物作為潛在藥物進(jìn)行測試。由經(jīng)驗得出，在尿苷的C2′或C4′位的獨特取代基會有明顯的抗HCV活性。結(jié)果顯示，作為尿苷類似物的PSI-6130（尿苷的C2′位由F原子與甲基取代原來的基團(tuán)）顯示出對HCV復(fù)制有高效的抑制作用。但不幸的是，臨床I期試驗結(jié)果表明，PSI-6130沒有很好的藥物動力學(xué)特征；而對另一個化合物PSI-6206來說，它具有很好的耐受性與高效抑制作用，但是它也有缺點——它的生物利用度太低了，只有25%。于是這兩個化合物出局。

尿苷類似物

為了解決生物利用度與代謝問題，3′,5′-二異丁酸酯前藥RG7128 (mericitabine)被設(shè)計出來，目的是促進(jìn)化合物在腸道內(nèi)的吸收與代謝。結(jié)果也確實表明mericitabine提高了藥物動力學(xué)參數(shù)，臨床試驗也說明了該藥具有一定的療效。但是該藥并不是最理想的藥物，因為mericitabine藥效一般、半衰期較短這些負(fù)面狀況使其不能成長為一個好藥。

RG7128的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

肝靶向核苷酸前藥的設(shè)計探索

Mericitabine的藥物半衰期較短，需要每日2次服藥，而設(shè)計藥效更強、長半衰期藥物則更有利于患者的治療。出于藥物的安全性與高效性考慮，則保留C2′位由F原子與甲基。通過對PSI-6130的代謝產(chǎn)物的觀測發(fā)現(xiàn)，單磷酸PSI-6130可以轉(zhuǎn)化為三磷酸形式，三磷酸PSI-6130才是活性代謝物，令人驚奇的是，單磷酸PSI-6130也可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為三磷酸PSI-6206，并且三磷酸PSI-6206有著很長的半衰期，活性也優(yōu)于三磷酸PSI-6130。但是PSI-6206卻無法轉(zhuǎn)化為三磷酸PSI-6206。

PSI-6130的代謝途徑與產(chǎn)物

這是一個重大的發(fā)現(xiàn)，說明單磷酸尿苷衍生物可能就是能成長為理想的DAAs藥物?，F(xiàn)在最大的問題是如何將單磷酸尿苷衍生物傳遞到體內(nèi)。含磷酸基團(tuán)的化合物對人體的吸收相當(dāng)不友好，因為這類化合物都具有負(fù)電性。最終，科學(xué)家仍采用前藥設(shè)計，通過豐富的經(jīng)驗與SAR研究，第一個前藥PSI-7672被設(shè)計出來。之后，大量的衍生物也被合成，并總結(jié)出一些經(jīng)驗。對于R1與R2基團(tuán)，甲基、異丙基、丁基與苯基是常用的取代基團(tuán)，而R3基團(tuán)的取代基大多為苯基及其衍生物。而進(jìn)一步實驗表明，R2位置由甲基取代較為合適，因為其他基團(tuán)顯示出了**反應(yīng)，且是L構(gòu)型。

因為其他基團(tuán)顯示出了**反應(yīng)，且是L構(gòu)型。

對于R1與R3基團(tuán)的確定也是頗費周折，科學(xué)家將候選化合物進(jìn)行動物實驗，只有編號10、11、16的化合物顯示出在大鼠肝臟中具有高濃度的聚集，之后進(jìn)行狗與猴子的實驗。在后續(xù)實驗中，化合物10與16因為**反應(yīng)而被淘汰，而化合物11因良好的安全性、藥物動力學(xué)參數(shù)與較長的半衰期保留下來，是一個高效HCV抑制劑，阻止病毒的復(fù)制。

候選化合物的結(jié)構(gòu)式展示

之后，該化合物進(jìn)行臨床試驗，I期試驗顯示出其具有良好的安全性與藥物動力學(xué)參數(shù)，并且可以做到每日一次，病人的耐受程度也很高，是一個成功的藥物。但是，對于化合物11來說，它并不是一個單體，而是具有不同手型的混合物。之后科學(xué)家發(fā)明手性合成方法，發(fā)現(xiàn)S構(gòu)型的化合物才具有活性。S構(gòu)型化合物就是索非布韋。索非布韋對HCV NS5B RdRp具有很強的抑制作用，其EC90= 0.42 μM，且對所有基因型HCV均有活性。

S構(gòu)型化合物是索非布韋