01

       研究背景

       上個(gè)世紀(jì) 80 年代，輝瑞公司想找到用于治療包括心絞痛在內(nèi)的幾種心血管疾病的新方法。當(dāng)時(shí)，硝酸酯類化合物是治療心絞痛發(fā)作短期的有效藥物，但是這類藥物有在短時(shí)間內(nèi)便可產(chǎn)生藥物耐受性的缺點(diǎn)。

       硝酸酯類化合物可以作為NO的外源性供體，在平滑肌細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶催化然后釋放出 NO，NO 與鳥苷酸環(huán)化酶（GC）結(jié)合并激活酶活性，催化三磷酸鳥苷（GTP）轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)磷酸鳥苷（cGMP）并增加細(xì)胞內(nèi)第二信使 cGMP 的含量，減少細(xì)胞內(nèi) Ca2+釋放和細(xì)胞外 Ca2+內(nèi)流，從而松弛血管平滑肌，降低心臟的前、后負(fù)荷，改善心肌的供血量。此外，硝酸酯類化合物產(chǎn)生的NO還可以抑制血小板聚集、粘附，也有利于心絞痛的治療。

       圖1. 治療心絞痛等心血管疾病新機(jī)制的探索

       當(dāng)時(shí)研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)環(huán)核苷酸是由磷酸二酯酶（PDE）降解的。而Francis 等人在 1980 年首次從大鼠的肺中分離純化得到PDE5。PDE5 集中分布于血管平滑肌和血小板中，選擇性抑制 PDE5 可以同時(shí)起到血管舒張和抗血小板凝集的作用。因此，PDE5 成為了治療心絞痛發(fā)作的潛在理想靶標(biāo)。1986 年，輝瑞公司成立了一個(gè)研究小組，嘗試尋找選擇性 PDE5 抑制劑。

       圖2. 心絞痛靶點(diǎn)的確定

       世界上第一個(gè)被報(bào)道的 PDE5 抑制劑是扎普司特。扎普司特起初作為抗過敏藥物而被開發(fā)，隨后利用從兔血小板分離出來的 PDE5 篩選發(fā)現(xiàn)其具有舒張血管的作用。研究發(fā)現(xiàn)扎普司特與PDE5具有微弱的親和力，并具有一定的選擇性。因此輝瑞公司以該藥作為研究對(duì)象，進(jìn)行了一系列改造和篩選，最終成功篩選出來一個(gè)比較優(yōu)秀的化合物，也就是后來的西地那非。

       圖3. 扎普斯特結(jié)構(gòu)式

       圖4. 西地那非結(jié)構(gòu)式

       02

       西地那非與ED

       1989 年，西地那非以其枸櫞酸鹽的形式被推入全面臨床前研究，并在 1991 年進(jìn)入臨床研究，用于治療高血壓和心絞痛。臨床前研究表明，西地那非確實(shí)能夠同時(shí)舒張動(dòng)、靜脈血管，抑制血小板凝集。

       在 1991 至 1992 年間進(jìn)行的臨床研究發(fā)現(xiàn)，西地那非口服吸收迅速，服藥后約 1 小時(shí)就可到達(dá)血漿濃度峰值（Cmax），絕 對(duì)口服生物利用度因?yàn)槭走^效應(yīng)明顯而只有 41%。藥-時(shí)曲線下面積（AUC）隨 25-200 mg 劑量的增加近似成比例增加，具有簡單的線性藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。該藥進(jìn)入人體后經(jīng)細(xì)胞色素 P450 同工酶 CYP2C9 和 CYP3A4 去甲基化被代謝，口服給藥的平均半衰期為 4 小時(shí)，西地那非及其代謝物的血漿蛋白結(jié)合率約為 67%，主要以其代謝物的形式經(jīng)尿和糞便途徑排出體外。

       圖5. 藥代動(dòng)力學(xué)

       此外還發(fā)現(xiàn)，西地那非具有一定的血管舒張作用，可以溫和地降低健康受試者的血壓，但與硝酸甘油相比作用很弱。該藥半衰期相對(duì)較短，降血壓效果持續(xù)時(shí)間較短，且沒有明顯的劑量關(guān)系，與治療心絞痛的一線藥物硝酸甘油相比，西地那非無論在療效還是藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)方面都有明顯的缺陷。因此，1993 年，作為治療心血管疾病的藥物，西地那非的臨床研究正式宣告失敗。

       但是，其中一項(xiàng)副作用引起了研究人員的注意。在一些服用劑量相對(duì)較高的志愿者當(dāng)中，出現(xiàn)了比服藥之前陰莖勃起頻率較多或持續(xù)時(shí)間較長的現(xiàn)象。輝瑞研究小組成員假定如果PDE5在陰莖海綿體平滑肌的生理過程中起著重要作用的話，那么很有可能服用西地那非后可以促進(jìn)對(duì)性刺激的勃起響應(yīng)。在性興奮狀態(tài)下，陰莖神經(jīng)及血管內(nèi)皮釋放 NO，隨后擴(kuò)散至海綿體平滑肌細(xì)胞中，增加cGMP水平，西地那非抑制PDE5，減少cGMP的降解，海綿體平滑肌舒張，充血量增加。

       圖6. 西地那非的作用機(jī)制

       在當(dāng)時(shí)，許多醫(yī)生認(rèn)為 ED （勃起功能障礙）是一種比較難以治療的疾病，主要是由于心理原因造成的。然而，一些致力于研究 ED 的泌尿科醫(yī)生已經(jīng)開始在海綿體內(nèi)注射血管舒張藥，通過調(diào)節(jié) cAMP 的水平治療 ED。盡管這些方法是可行的，但是缺點(diǎn)也很明顯，注射這種給藥方式不可避免地會(huì)對(duì)身體造成物理性損傷，人工誘導(dǎo)的勃起往往會(huì)在性 交之后持續(xù)很長時(shí)間，會(huì)增加局部出血、瘀傷和陰莖異常勃起的風(fēng)險(xiǎn)。

       于是在 1993 年年底，輝瑞開展了一項(xiàng)將該藥用于治療 ED 的初步臨床試驗(yàn)。他們?cè)谝婚_始就遇到了急需解決的難題：在性刺激的情況下，如何科學(xué)地衡量該藥的作用效果。研究小組成員咨詢了英國布里斯托爾市 Southmeads 醫(yī)院長期致力于研究 ED 的泌尿科醫(yī)生Clive Gingell，最終，他們決定采用Rigiscan檢測儀監(jiān)測勃起程度。

       他們采用隨機(jī)、雙盲、交叉方案， 讓心理性ED患者單次服用10mg、25mg、50mg的西地那非或安慰劑。結(jié)果顯示，經(jīng)視聽覺刺激后，服用不同劑量的西地那非均有促進(jìn)勃起的效果，而且具有明顯的量效關(guān)系。在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)，服用該藥后患者確實(shí)能夠改善性生活質(zhì)量。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)服用西地那非后，受試者會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、消化不良、視覺異常等不良反應(yīng)，這些不良反應(yīng)來源于它對(duì)人體其他部位PDE的抑制作用，大多數(shù)都和相應(yīng)的平滑肌舒張有關(guān)，但持續(xù)時(shí)間較為短暫。

       為了后續(xù)研究和藥物審批，研究人員邀請(qǐng)外部專家作為顧問，發(fā)展出一套科學(xué)、可信的調(diào)查問卷和日記記錄形式。其中最 具代表的是有15 條調(diào)查問卷的國際勃起功能指數(shù)（International Index of Erectile Function，IIEF）。監(jiān)管機(jī)構(gòu)接受并認(rèn)可 IIEF 評(píng)價(jià)治療效果的可靠性，不僅如此，IIEF 還成為了 ED 臨床研究中評(píng)價(jià)療效的黃金標(biāo)準(zhǔn)。為了研究西地那非對(duì)不同原因引起的ED是否都有效，輝瑞公司又進(jìn)行了若干次臨床試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，西地那非對(duì)不同原因引起的 ED 都有較好的治療效果。

       圖7. IIEF量表

       截止至1997年，共開展了21個(gè)獨(dú)立的超過4500名受試者的臨床試驗(yàn)，結(jié)果表明，西地那非在不同的患者人群中都有效果，主要的與劑量相關(guān)的副作用包括短暫的頭痛、潮紅、消化不良和視覺障礙等。輝瑞公司同時(shí)向美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）和歐洲藥品評(píng)價(jià)局（EMEA）提交注冊(cè)申請(qǐng)。1998年的3月和同年的9月，F(xiàn)DA和EMEA分別批準(zhǔn)枸櫞酸西地那非上市，商品名為Viagra，用于ED的治療。西地那非的推薦使用劑量是50 mg，在性生活前一小時(shí)口服。萬艾可上市之后，立刻在ED治療領(lǐng)域掀起了一場風(fēng)暴，喚起了人們對(duì)性健康的認(rèn)識(shí)和重視，迅速成為ED治療的一線藥物。

       03

       西地那非的其他臨床效應(yīng)

       NO 的作用幾乎遍布機(jī)體各個(gè)系統(tǒng)，其介導(dǎo)產(chǎn)生的 cGMP 在調(diào)控機(jī)體生理功能等方面起著重要作用。西地那非在治療 ED 和 PAH 的臨床應(yīng)用中取得巨大成功，進(jìn)一步激發(fā)了研究者對(duì)西地那非其他藥理作用的研究熱情，并且獲得了令人欣喜的結(jié)果。研究結(jié)果顯示，西地那非對(duì)多種心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病、消化道疾病等都有一定的治療作用。

       圖8. 西地那非其他臨床作用

       04

       思考與啟示

       西地那非的研發(fā)過程可以很好地啟迪每個(gè)參與藥物研發(fā)的工作人員。首先，動(dòng)物模型與人體疾病的真實(shí)情況可能會(huì)有很大的不同。尤其是在一些關(guān)鍵靶點(diǎn)上如果存在差異，很可能極大影響藥物實(shí)際的治療效果。其次，即使藥物在臨床實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了一定的問題也不要過早的否定它，或許能發(fā)現(xiàn)一些其他的治療效用。同時(shí)我們也要認(rèn)識(shí)到理論基礎(chǔ)和臨床數(shù)據(jù)是可以相互促進(jìn)的。因?yàn)橐恍┗A(chǔ)理論我們開展一些實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果又能幫助我們完善或發(fā)現(xiàn)新的理論。在藥物研發(fā)過程中應(yīng)該做到兩者并重。

       致謝

       最后感謝吳老師與徐助教的指導(dǎo)與幫助，我們度過了充實(shí)的一學(xué)期，了解到了新藥研發(fā)的方方面面，受益匪淺。

       關(guān)于筆者

       尋藥真理團(tuán)

       他們是南京大學(xué)新藥研發(fā)策略課程的學(xué)生，本篇為該課程中新藥6組學(xué)生成員共同完成。

       他們朝氣蓬勃、他們斗志昂揚(yáng)，他們腳踏實(shí)地學(xué)習(xí)新藥研發(fā)知識(shí)，他們堅(jiān)信吾愛吾師吾更愛真理。

       他們是新一代醫(yī)藥行業(yè)接班人，他們是新藥研發(fā)領(lǐng)域的未來之光！

       *本文僅為學(xué)術(shù)內(nèi)容交流，不構(gòu)成任何用藥建議！

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