殺微生物劑研究進(jìn)展

張維娜，陸榮建，黃明憲，姜 和，

(1.重慶理工大學(xué) 藥學(xué)與生物工程學(xué)院，重慶 400054;2.重慶前沿生物技術(shù)有限公司，重慶 400041)

眾所周知，安全套的作用是通過非藥物的形式阻止受孕，也是預(yù)防艾滋病等主要通過性傳播途徑感染的疾病(簡稱“性傳播疾病”，英文簡稱“STIs”)的有效策略之一。然而目前，特別是在發(fā)展中國家的女性當(dāng)中，艾滋病以驚人的感染率在人群中傳播。既然安全套能夠有效地預(yù)防性傳播疾病，為何艾滋病的傳播率仍在攀升呢?這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要有:①艾滋病的傳播途徑并不是單一的性傳播途徑，還包括血液傳播、母嬰傳播等;②事實(shí)上，安全套并不能完全預(yù)防性病感染，根據(jù)2001年7月20日美國衛(wèi)生和人類服務(wù)部(HHS)發(fā)布的報告，沒有科學(xué)證據(jù)表明安全套能夠完全預(yù)防大多數(shù)性傳播疾病;③由于艾滋病毒具有高度的復(fù)雜性和變異性，會迅速逃避人體免疫系統(tǒng)的攻擊，所以短期內(nèi)很難研制一種高效的疫苗;④在現(xiàn)實(shí)生活中很多男性不愿用避孕套;⑤目前可行的HIV預(yù)防措施往往不適用于許多生活在貧困落后環(huán)境中的婦女。

近幾年，一種新型預(yù)防性傳播疾病的制劑——?dú)⑽⑸飫┏霈F(xiàn)在人們的視線里，在不久的將來可望成為安全套良好的代用品。

1 殺微生物劑的概念

殺微生物劑［1－2］是一類在性交前應(yīng)用于陰道或直腸內(nèi)、能夠殺死或滅活引起疾病的病原體(如病毒或細(xì)菌)，并且可以預(yù)防HIV等性傳播疾病(STIs)的天然的或人工合成的物質(zhì)，常見的劑型有凝膠劑、乳膏劑、薄膜劑、栓劑等，主要分為避孕型和不避孕型2種。與男性安全套不同，殺微生物劑的使用可以在男性不知情的狀況下由婦女自己控制使用，無需性伴侶的主動協(xié)同和知曉，在性交前使用，不影響自然性交過程，而且沒有避孕作用的殺微生物劑可以使女性在受到保護(hù)的同時也能懷孕。另外，殺微生物劑也適用于肛交。理想的殺微生物劑一般滿足以下幾點(diǎn):①無色無味;②成本和售價都較低廉;③一日多次使用和長期使用都較安全;④ 對多種STDs均有效;⑤ 快速起效，持續(xù)時間長，并且無刺激;⑥性伴侶無法察覺;⑦有避孕型和不避孕型2種類型;⑧不需醫(yī)生處方便可得到。

2 殺微生物劑分類

根據(jù)殺微生物劑主要的作用機(jī)制，將其分為4類:細(xì)胞膜損傷劑(表面活性劑)、陰道防御增強(qiáng)劑、進(jìn)入和融合抑制劑以及病毒復(fù)制抑制劑。

2.1 表面活性劑

表面活性劑通過破壞病原體的包膜或者外殼來使細(xì)菌和病毒失活。然而，這些化合物具有很低的選擇性，在滅活病原體的同時對宿主細(xì)胞及陰道內(nèi)原生菌群也有毒性，甚至能破壞陰道和直腸的粘膜上皮細(xì)胞的完整性，引起炎癥反應(yīng)和局部潰瘍，病毒反而更容易侵入。因此，這類制劑一旦產(chǎn)生負(fù)作用，其使用后所產(chǎn)生的弊端遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于益處，所以在選擇使用這類制劑時要慎重考慮。當(dāng)然，在低濃度下，這些產(chǎn)品對覆蓋在陰道和直腸表面起保護(hù)作用的粘膜上皮細(xì)胞沒有損傷作用。

Nonoxynol-9(N-9)是美國所有可以使用的非處方殺精子劑的活性成分，自20世紀(jì)50年代它就開始用于避孕。N-9是一種化學(xué)表面活性劑，它能夠損傷精子細(xì)胞膜，殺死精子細(xì)胞。美國食品及藥物管理局(FDA)咨詢檢查專項(xiàng)小組認(rèn)為N-9是安全有效的避孕藥［3］。N-9在市場上作為殺精子型避孕產(chǎn)品以幾種不同的劑型銷售，包括栓劑、泡沫劑、膜劑、凝膠劑、乳膏劑等。在1995年，除了使用避孕套外，大概有3.1%美國婦女在單獨(dú)使用殺精子劑或采取其他避孕方法時意外懷孕［4］?；谌藗儗δ軌蛴蓩D女自主控制預(yù)防HIV/STIs的殺微生物劑產(chǎn)品的需求，研究者們十多年來苦心研究N-9是否為有效的陰道殺微生物劑［5］。一個由世界衛(wèi)生組織(WHO)在2001年召集的國際科學(xué)家專項(xiàng)小組對所公開的所有科研成果進(jìn)行了評判，判斷N-9不能用于HIV/STIs的有效預(yù)防。

SavvyTM(C31G)是繼N-9之后第2代具有廣譜活性和低毒性的殺微生物劑。C31G是一種克分子數(shù)相等的酸堿兼性的兩性混合物，其表面活性分子是C14烷基胺氧化物和C16烷基三甲銨乙內(nèi)酯，這2種物質(zhì)分子中都同時存在正、負(fù)電荷中心，均為兩性表面活性劑。C31G是廣譜抗菌劑和殺精 子 劑［6－9］。然 而，像 N-9 一樣，C31G 對HPV［7］(Human Papillomavirus，人類乳頭瘤病毒)無活性。

2.2 陰道防御增強(qiáng)劑

通過增強(qiáng)或維持婦女陰道天然的酸性防御能力，或者通過增強(qiáng)對陰道具有保護(hù)性的微生物的繁殖，使陰道維持抵抗STIs和HIV等病原體的酸性環(huán)境。這類殺微生物劑的概念性產(chǎn)品包括BufferGelTM、AcidformTM、MucoceptTM以及一個能在陰道不斷產(chǎn)生乳酸的乳酸菌產(chǎn)品。

BufferGelTM是由ReProtect和LLC研發(fā)的一種pH值為 3.9～4.0的水溶性凝膠，它能夠緩沖2倍體積的精液［10］至 pH≤5.0。5 mL BufferGel能酸化3倍的平均射精量。當(dāng)BufferGel與精液按1∶1混合時，緩沖液 pH 值為4.5～5.0;當(dāng) BufferGel與精液按3∶1 混合時，緩沖液 pH 值［11］為5.3 ～5.7。緩沖劑(聚羧乙烯974)是聚丙烯酸交聯(lián)的高分子化合物，在許多制藥劑型中常被用作凝膠劑或薄片制劑［12］。BufferGel的活性成分是聚羧乙烯1974P釋放的氫離子［12］。BufferGel具有殺精子作用［10］，也可以殺 HIV［13－16］病毒和 II 型單純皰疹病毒［17］，并且在小鼠陰道模型中有抗單純皰疹病毒和沙眼衣原體的作用［18］。

Acidform［19］呈 輕微 的 灰 白 色，pH 值 約 為3.55，它是由凝膠劑、緩沖鹽、保濕劑、防腐劑、水組成的有專利權(quán)的混合物。Acidform具有酸性緩沖作用、生物黏著性以及黏性保持特性，能夠保持陰道酸性環(huán)境，形成保護(hù)圈覆蓋陰道、子宮頸上皮細(xì)胞，提供酸性長期保護(hù)屏障。

2.3 進(jìn)入和融合抑制劑

這類制劑提供一種物理屏障來阻礙HIV及其他病原體與靶細(xì)胞的接觸和粘附。它們具有高度多樣性，其中一部分是非特異性阻斷劑，意味著它們不是抑制特異性的病毒性病原體和基因表達(dá)產(chǎn)物，而是可以作用于多種生物體的制劑。有一些該類制劑是通過與病原體發(fā)生粘附，阻止它們與宿主細(xì)胞結(jié)合。其他的能結(jié)合到宿主靶細(xì)胞上，形成一層保護(hù)性包被層，阻止病原體與之結(jié)合［20－26］。

聚陰離子 PRO 2000(多聚萘磺酸)阻礙HIV gp120結(jié)合主要受體CD4［27］。聚陰離子憑借其高度親和力結(jié)合HIV gp120，并且抑制V3定向的單克隆抗體(MAb)對 gp120 的結(jié)合［20，23，26，28］。重要的是，僅接受使用PRO 2000的女性子宮頸和陰道的洗出液在體外試驗(yàn)中很明顯地抑制了HIV和HSV的活性，并且沒有出現(xiàn)明顯的和強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答［24－25］。在子宮頸組織外植體模型中，PRO 2000 有效地抑制了 HIV-1 X4 和 R5 病毒［21－22］，并且通過游走性的樹狀突細(xì)胞(DC)抑制病毒的擴(kuò)散［21］。

VivaGel的活性成分SPL7013是一個以人工合成分子為基礎(chǔ)的殺微生物劑。SPL7013對人類免疫缺陷病毒HIV-1和HIV-2，以及單純皰疹病毒具有廣譜活性，阻礙這些病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞［29－33］。SPL7013 抑制 HIVBa-L 在人類子宮頸細(xì)胞培養(yǎng)基［31］和結(jié)腸直腸的外植體培養(yǎng)基［29］內(nèi)的復(fù)制。SPL7013被證實(shí)對子宮頸和結(jié)腸直腸的上皮細(xì)胞、外周血單核細(xì)胞(PBMCs)以及巨噬細(xì)胞是低毒性的，并且不會損害極化的上皮細(xì)胞的抵抗能力［32］。

Cellulose sulfate(CS/Ushercell)由加拿大Polydex制藥公司與 CONRAD以及美國 Rush大學(xué)TOPCAD項(xiàng)目組合作開發(fā)，是一種長鏈的硫酸化多聚糖(～1，900kDa)［34］，具有廣譜的殺微生物活性。Cellulose sulfate阻止HIV-1與宿主靶細(xì)胞結(jié)合和/或融合，能與靶細(xì)胞競爭結(jié)合 HIV［40－41］。Cellulose sulfate在體外試驗(yàn)中能夠抑制HIV、人乳頭狀瘤病毒、單純皰疹病毒類型1(HSV-1)、HSV-2、沙眼衣原體、淋病奈瑟氏菌［35－39］。

2.4 病毒復(fù)制抑制劑

病毒復(fù)制抑制劑是通過阻止病原體在它們進(jìn)入的細(xì)胞中進(jìn)行大量復(fù)制來發(fā)揮作用的。這些小分子抑制劑通過局部擴(kuò)散至潛在的靶細(xì)胞來阻止HIV感染宿主細(xì)胞。然而，通過抗原遞呈細(xì)胞的遷移過程來運(yùn)送病毒可能導(dǎo)致病毒擺脫反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑的抑制，而抗微生物藥物快速擴(kuò)散進(jìn)入血液循環(huán)可能導(dǎo)致藥物被稀釋并產(chǎn)生潛在毒性。對病毒復(fù)制抑制劑抗病毒能力的研究也應(yīng)該和這些因素聯(lián)系起來考慮。

近期數(shù)據(jù)顯示:HIV可以在陰道分泌物中繼續(xù)復(fù)制。盡管陰道分泌物局部濃度對病毒復(fù)制過程中RNA殘基的影響尚不明確，但它可能暴露在包含反轉(zhuǎn)錄酶的殺微生物劑中。

Tenofovir(PMPA凝膠)是腺苷核苷酸類似物，對逆轉(zhuǎn)錄病毒有強(qiáng)大的拮抗活性，其最初是作為預(yù)防劑在猴子體內(nèi)進(jìn)行研究與試驗(yàn)，隨后被研制成口服制劑，即替諾福韋(富馬酸替諾福韋二吡呋酯，Tenofovir Disoproxil Fumarate，TDF，商品名為Viread，是一種由美國Gilead Sciences公司生產(chǎn)的新型核苷酸類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑NRTIs，通過抑制HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶的活性抑制 HIV病毒復(fù)制)。Tenofovir憑借其有效抑制病毒復(fù)制能力、良好的安全性和長久的半衰期成為第1個被研制成的殺微生物凝膠劑，成為抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物的理想選擇［42－43］。

UC-781是一種非核甘逆轉(zhuǎn)錄酶(RT)抑制劑(NNRTI)，與RT有很高的親和力，具有潛在的殺微生物活性［44］。這類具有疏水性、緊束縛力的NNRTI化合物 (包括 UC-781、TMC120、DABO、MIV-150)能夠很容易地穿過隔膜，并不可逆地滅活 RT［45］。UC-781 起初是由 Uniroyal Chemical(現(xiàn)在的Crompton)研發(fā)的一種抗逆轉(zhuǎn)錄病毒制劑，然而其低生物利用度阻止了它在治療領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用［46］。事實(shí)上，UC-781的這一性質(zhì)在某些方面是有利的，當(dāng)傳遞足夠的藥物以預(yù)防粘膜感染時，它能夠限制系統(tǒng)吸收［46］。UC-781能夠保護(hù)預(yù)處理過的細(xì)胞，避免在隨后缺少藥物時HIV-1的感染［47－49］。另外，用 UC-781 處理被感染的細(xì)胞，不論是初級外周血單核細(xì)胞還是HIV細(xì)胞系，都會導(dǎo)致弱化病毒的釋放。而且，有研究表明，UC-781的直接殺病毒活性具有濃度依賴性。

3 殺微生物劑的研究進(jìn)展

目前，200多種典型殺微生物劑候選藥正處于臨床前研究階段，這些候選藥不只是針對HIV-1設(shè)計(jì)的，它們還可以治療和預(yù)防其他STIs。除此之外，以下這些化合物(如表1所示)正處于臨床試驗(yàn)階段，如VivaGel(SPL7013，臨床 I期)，Tenofovir/PMPA(分別在臨床 I、IIb、Ⅲ期)，Dapivirine(TMC120，臨床 I/II期)等。

表1 正在進(jìn)行和計(jì)劃進(jìn)行的典型殺微生物劑候選藥臨床試驗(yàn)情況

續(xù)表

4 展望

自1981年世界第1例艾滋病病毒感染者被發(fā)現(xiàn)至今，在短短近30年間，艾滋病在全球肆虐流行，已成為重大的公共衛(wèi)生問題和社會問題，引起世界衛(wèi)生組織及各國政府的高度重視。殺微生物劑的研究開發(fā)已被聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署和世界衛(wèi)生組織定為全球優(yōu)先發(fā)展的策略。一些國家和地區(qū)已積極行動起來:歐洲議會批準(zhǔn)了增加對殺微生物劑的研究經(jīng)費(fèi)，明確了開發(fā)該類產(chǎn)品在艾滋病防治計(jì)劃中占有的重要地位;法國國家艾滋病研究所新建了殺微生物劑工作組，專門資助該類產(chǎn)品的開發(fā);美國國會將為殺微生物劑立法，把該產(chǎn)品的研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算大幅提高;美國比爾·蓋茨基金會拿出2 500萬美元專門資助研究開發(fā)外用微生物殺滅劑，美國艾滋病基金會與洛克菲勒等基金會也都加入了這一資助行動。中國衛(wèi)生部從2005年就把殺微生物劑的研究作為“十一五”重大專項(xiàng)給予積極支持，有多所高校、研究單位及企業(yè)在這方面的研究取得了可喜的進(jìn)展。雖然截至目前為止，全球尚未有殺微生物劑產(chǎn)品上市銷售，但越來越多的殺微生物劑產(chǎn)品進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和給藥途徑的研究也逐步向前推進(jìn)。尤其是Tenofovir，根據(jù)在南非開展的一項(xiàng)研究顯示，內(nèi)含抗HIV藥物Tenofovir的陰道凝膠是一種有前途的可減少婦女HIV感染的安全有效的方法。Quarraisha Abdool Karim［54］及其同事報告了來自CAPRISA 004隨機(jī)雙盲臨床試驗(yàn)的結(jié)果，這是一個在南非的城市和農(nóng)村婦女中所開展的為期近3年的試驗(yàn)。該試驗(yàn)測試了這種凝膠預(yù)防HIV感染的功效。研究人員報告說，與使用安慰劑的女性相比，該Tenofovir凝膠使得HIV感染減少了39%，而在那些能堅(jiān)持使用該凝膠的女性中，HIV的感染則可減少54%。Tenofovir Gel的這一研究成果給殺微生物劑研究領(lǐng)域的工作人員以很大的鼓舞，使我們更加堅(jiān)信在不久的將來，殺微生物劑必成為一顆璀璨的新星，為人類衛(wèi)生事業(yè)作出不可估量的偉大貢獻(xiàn)。

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