呼吸道合胞病毒抑制劑的研究進展

李強，張國寧，張煊笛，王玉成

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呼吸道合胞病毒抑制劑的研究進展

李強，張國寧，張煊笛，王玉成

100050 北京，中國醫(yī)學科學院北京協和醫(yī)學院醫(yī)藥生物技術研究所合成室

人呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）是一種導致嬰幼兒、老年人和免疫力低下的成年人下呼吸道疾病的重要 RNA 病毒[1-4]。據估計全球每年有超過 3300 萬 5 歲以下的兒童感染呼吸道合胞病毒，其中約 10% 會引起急性下呼吸道感染，死亡人數為 6.6 萬~ 19.9 萬[5]。其中1 歲以下嬰兒下呼吸道感染死亡病例中三分之一是 RSV 感染造成的，RSV 感染是嬰幼兒死亡的重要原因[6]。RSV 感染患者在一生中可能反復感染該病毒，研究表明幾乎 100% 的嬰幼兒都會至少感染過一次 RSV[7]。另外，RSV 感染患者康復后易發(fā)生肺功能異常、支氣管哮喘等肺部疾病[2, 8]。

盡管 RSV 感染的現狀非常嚴峻，但目前美國食品藥品監(jiān)督管理局批準用于呼吸道合胞病毒感染防治的藥物僅有帕利珠（palivizumab，Synagis）[9]和利巴韋林（ribavirin）兩種。帕利珠是一種人源化單克隆抗體，主要用于預防患有慢性肺部疾病和先天性心臟病高危兒童以及早產兒的呼吸道合胞病毒感染，并不能用于呼吸道合胞病毒感染后治療，且需要反復注射、費用昂貴。利巴韋林氣霧劑是 1986 年被批準用于治療住院兒童嚴重 RSV 感染的藥物。但由于該藥物存在療效一般及副作用大等問題[10-11]，美國兒科協會并不推薦將利巴韋林用于呼吸道合胞病毒感染患兒的治療。因此，開展抗 RSV 藥物的研究具有重要意義。

1 治療 RSV 感染的已上市藥物

盡管呼吸道合胞病毒已經被發(fā)現 50 多年了，人們對其治療也進行了廣泛而深入的研究，但是目前 FDA 批準用于其防治的藥物只有帕利珠和利巴韋林兩種，對其最有效的治療方法仍是針對癥狀的支持治療。

1.1 帕利珠

帕利珠是 1998 年由 MedImmune 開發(fā)的一種人源化 IgG1 單克隆抗體，與位于 RSV F 蛋白的抗原性位點 II 中的保守表位相結合，是迄今為止唯一獲得臨床認可的高危嬰兒預防RSV感染的藥物。帕利珠對 RSV 感染的預防只能部分有效，在 RSV 季節(jié)期間每月注射帕利珠單抗一次，與安慰劑相比能減少 50% RSV 感染引起的住院。2014 年帕利珠單抗的給藥標準發(fā)生了變化，取消了對沒有慢性肺病的 29 ~ 35 周出生的早產兒的常規(guī)給藥，并且對所有感染過 RSV 的兒童停止了預防給藥，這導致帕利珠的適用人群大大減少。由于其成本高昂且需要多次給藥，帕利珠目前僅被批準用于妊娠 < 29 周的早產兒、患有慢性肺疾病的早產兒、先天性心臟疾病和影響氣道清除的神經肌肉疾病的早產兒的 RSV 預防[12]。

1.2 利巴韋林

利巴韋林（圖 1）是一種鳥苷類似物類廣譜的抗病毒藥物，是目前 FDA 批準的唯一一種用于 RSV 感染治療的小分子藥物，該藥物氣霧劑劑型批準用于 RSV 感染治療，但治療效果存在爭議。利巴韋林的抗病毒作用機制有多種報道，包括抑制宿主細胞酶肌苷5-單磷酸脫氫酶（IMPDH）、抗病毒先天免疫調節(jié)和細胞應答、病毒 RNA 合成期間的 鏈終止、抑制病毒 mRNA 封閉以及病毒基因組中突變的積聚[13]。雖然利巴韋林可能降低死亡率，但其療效和安全性仍存在爭議。

圖 1 利巴韋林的結構

2 處于臨床研究的 RSV 抑制劑

2.1 Lumicitabine

Lumicitabine（ALS-8176）（圖 2）是由 Alios 開發(fā)的一種有效的口服核苷類似物L 蛋白抑制劑，用于治療由呼吸道合胞病毒、偏肺病毒和副流感病毒引起的感染。該化合物是通過對一系列 4'-胞嘧啶核苷類似物進行藥效和藥代動力學性質篩選得到的一種抗病毒化合物。這些4'-胞嘧啶核苷類似物中活性最好的ALS-8112 對 RSV RNA 復制抑制作用的 IC50為 0.15 μmol/L，其 5'-三磷酸酯對 RSV RNA 復制抑制作用的 IC50達 0.02 μmol/L，且在 100 μmol/L 未見對人 DNA 和 RNA 聚合酶的抑制作用[14]。ALS-8176 是 ALS-8112 的 3',5'-氧-二異丁酸酯前藥，在體內具有良好的生物利用度并且能夠較容易轉化為活性形式前體藥物的 5'-三磷酸酯。ALS-8176 是第一類核苷 RSV 聚合酶抑制劑（全新的結構和全新的靶標），已完成 II 期臨床試驗，結果表明 ALS-8176 顯示出優(yōu)異的藥效和安全性，但是目前完整結果還未公開[15]。

圖 2 ALS-8112 和ALS-8176 的結構

2.2 Presatovir

Presatovir（GS-5806）（圖3）是吉利德科學公司開發(fā)的一種口服 RSV F 融合蛋白抑制劑，目前處于 II 期臨床研究階段。該化合物是在基于 RSV 感染表型高通量篩選得到的 hit 基礎上，對其活性、溶解性、滲透性及藥代動力學等性質優(yōu)化得到的。該化合物可以配制成溶液，滿足每日一次口服給藥的嬰幼兒用藥需求[16]。在 RSV 感染的棉鼠模型中，GS-5806 對臨床發(fā)現的 75 種 RSV A 型和 B 型病毒都具有劑量依賴性的抑制作用，其抗病毒效力的平均 EC50為 0.43 nmol/L（n = 75），但是病毒 F 蛋白突變會導致其對 GS-5806 耐藥[16-17]。在用 RSV 實驗性感染的健康人類志愿者中，該化合物表現出較強的抗病毒作用，與安慰劑相比，峰值病毒載量平均減少 4.2 log10（給藥組峰值病毒載量為安慰劑組的 1/15849），疾病嚴重度顯著降低[16]。在 I 期臨床試驗中，presatovir 表現出有利的安全性和藥代動力學特征，支持每日一次給藥[18]。最新的臨床試驗顯示，presatovir 并不能明顯降低 RSV 感染住院患者的病毒載量，也不能改善患者的臨床癥狀[19]，這一結果對 presatovir 是否能進一步開發(fā)造成挑戰(zhàn)。

圖 3 Presatovir（GS-5806）的發(fā)現

2.3 PC-786

PC-786（圖 4）是 Pulmocide 公司開發(fā)的用于治療 RSV 感染的小分子類大聚合酶 L 蛋白聚合酶抑制劑，目前處于 II 期臨床研究階段[20]。它可以以混懸液形式用霧化器霧化吸入，直接給予肺部，因此避免了系統(tǒng)性用藥。PC-786 對于實驗室馴化和臨床分離的 RSV A 及 RSV B 病毒抑制活性的 IC50分別為（0.09 ~ 0.71）nmol/L 和（1.3 ~ 50.6）nmol/L[21]。PC-786 每天一次的鼻內給藥能夠將 RSV 感染的小鼠和棉鼠的肺勻漿中的病毒載量降低至不可檢測的水平。PC-786 在 HEp-2 細胞的無細胞酶測定和最小基因組測定中有效地抑制 RSV 的 RNA 依賴性 RNA 聚合酶（RdRp）活性（IC50分別為 2.1 nmol/L 和 0.5 nmol/L）。用 GS-5806 進行的晚期干預沒有顯示出顯著的抗 RSV 病毒作用，但 PC-786 產生了強效的、濃度依賴性的病毒復制抑制作用，在氣道上皮細胞中病毒載量給藥后 3 d 降至可檢測限度以下，這些效果明顯優(yōu)于 ALS-8112。PC-786 顯示出對 RSV 誘導的 CCL5、IL-6、雙鏈 DNA 和黏蛋白增加具有抑制活性[22]。因此，PC-786 通過抑制 RdRp 活性被證明是有效的抗 RSV 劑，使得該化合物局部使用成為用于治療人 RSV 感染的新型潛在療法。

圖 4 PC-786的結構

2.4 JNJ-678

JNJ-678（JNJ-53718678）（圖5）是由 Janssen Pharmaceutica & Janssen-Cilag 開發(fā)的用于治療 RSV 感染的強效選擇性的小分子融合抑制劑。在體外對呼吸道合胞病毒抑制 IC50在納摩爾水平[23]。在感染 RSV 的健康志愿者中進行的研究顯示，JNJ-678 降低了 RSV 病毒載量和疾病嚴重程度，并縮短了癥狀持續(xù)時間，并且 JNJ-678 在500 mg 多次給藥的情況下安全耐受性良好[24]。目前JNJ-678 正在進行非住院成人 RSV 感染人群抗病毒活性、臨床結果、安全性、耐受性和藥代動力學性質評價[25]。

圖 5 JNJ-678（JNJ-53718678）的結構

2.5 AK-0529

AK-0529（圖 6）是 Ark Biosciences 公司開發(fā)的 RSV 抑制劑，它通過阻斷病毒進入和合胞體形成來抑制 RSV 復制。在一項隨機、雙盲、安慰劑對照的 I 期口服 AK-0529 研究中，評估了其安全性、耐受性和藥代動力學。試驗中未見藥物直接相關的不良反應發(fā)生，AK-0529 耐受性良好，安全性極高[26]。目前，AK-0529 正在進行的II期臨床試驗被命名為“兒童呼吸道合胞病毒感染治療中的病毒抑制”，相關結果未公開[27]。

圖 6 AK-0529 的結構

2.6 BTA-C585

BTA-C585（Biota / Aviragen）（圖 7）是一種 RSV F 蛋白抑制劑，在體外實驗中能夠抑制包括臨床分離株在內的 RSV-A 和 RSV-B 的復制（EC50< 100 nmol/L）。該化合物與其他 F 融合抑制劑（例如 MDT-637 和 BMS-433771）具有交叉耐藥現象。在 RSV 棉鼠模型中，在用 104PFU/ml 的 RSV-A 菌株感染前 2 h，口服給藥 BTA-C585（25、50、100、250 mg/kg）感染后5 d 在肺中檢測到的病毒 mRNA 減少 3 個數量級[28]。BTA-C585 在 2018 年 5 月 30 日已完成 II 期臨床研究[29]，目前未開展進一步研究，具體原因不明。

圖 7 BTA-C585 的結構

2.7 RFI-641

RFI-641（圖 8）是 Wyeth 公司開發(fā)的一種樹枝狀大分子樣化合物，對 RSV-A 和 RSV-B 實驗室馴化株和臨床分離株具有有效的體外活性，其 IC50值約為 20 nmol/L[30]。該化合物通過抑制 RSV 與細胞的結合以及融合產生抗病毒作用，它對在 F 蛋白 446 位發(fā)生突變的病毒仍具有活性。在 RSV 感染的小鼠模型中，感染前 2 h 經鼻給予 RFI-641 使肺中的病毒滴度降低 0.63 ~ 1.53 個 log 值；在非洲綠猴中，在鼻和咽喉樣品中分別降低 2.1 和 3.1 個 log 值，并且在感染后 24 h 給藥也有效。目前該化合物已被 Wyeth 中止臨床研究[31]。

2.8 VP-14637

VP-14637（由MDT-637 更改劑型，圖 9）是 ViroPharma 開發(fā)的一種呼吸道合胞病毒 F 融合蛋白抑制劑，已被證明可在臨床前試驗中阻斷 RSV 感染。這種藥物在體外對 75 株 RSV A 和 B臨床分離株具有抗病毒活性（EC50為 1.72 nmol/L）[17]，在棉鼠模型中，RSV-A 或RSV-B 感染后 1 d 開始分次給予氣霧劑僅（126 ± 1）mg/kg 劑量，平均肺 RSV 滴度、組織病理學評分與模擬組相比顯著降低[32]。在 2012 年啟動了 VP-14637（MDT-367）在健康受試者中抗感染 RSV 的功效的臨床研究，但由于未知原因停止。

圖 8 RFI-641 的結構

圖 9 VP-14637 的結構

2.9 TMC353121

TMC353121（圖 10）是 Johnson & Johnson 公司開發(fā)的嗎啉丙基氨基苯并咪唑類抗 RSV 感染候選物，它是通過對 JNJ-2408068 結構衍生化得到的，其前體化合物組織保留時間較短。在體外實驗中，TMC353121 能夠結合于融合蛋白 F 的 HR1 區(qū)（Y198）和 HR2 區(qū)（D486），抑制病毒-細胞以及細胞-細胞融合[33]。越來越多的數據表明了另一種潛在的作用機制：其通過阻止 F 蛋白的亞穩(wěn)定前體觸發(fā)融合確認來拮抗融合[34]。在 BALB/c 小鼠模型中，用 RSV-A2 鼻內感染并給予 TMC353121 處理（劑量范圍從 0.25 ~ 10 mg/kg），如果在感染的兩天內開始治療，肺中的病毒載量明顯降低。在 RSV 棉鼠和非洲綠猴模型中，TMC353121 以劑量依賴性減少病毒載量[35]。

圖 10 JNJ-2408068 和TMC353121 的結構

3 結語

盡管 RSV 感染的形式非常嚴峻，但是目前 FDA 批準用于其防治的藥物只有帕利珠和利巴韋林，而兩者都存在著明顯的缺陷。近 30 年來，人們對 RSV 感染宿主細胞的過程和生命周期進行了廣泛而深入的研究，針對其生命周期的不同蛋白開發(fā)了多種小分子和大分子的抑制劑，其研究方向主要集中在 RSV 融合 F 蛋白抑制劑、RNA 聚合酶復合物 L 蛋白抑制劑以及 F 蛋白的亞穩(wěn)定前體抑制劑，其中研究最為前沿的候選物已完成臨床 II 期階段，有望成為新型治療 RSV 感染的藥物。然而，RSV 融合 F 蛋白抑制劑會出現交叉耐藥的現象，并且涉及到嬰幼兒和老年人等特殊的用藥人群，RSV 感染藥物的開發(fā)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。而目前臨床上針對 RSV 感染仍缺乏有效的診斷和治療藥物，常將其按“普通感冒”或“病毒性感染”進行治療。因此，應積極推進抗 RSV 病毒藥物的研發(fā)，以滿足嬰幼兒、老年人以及免疫缺陷患者的用藥需求。

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國家自然科學基金（81473098、81473099、81703366）；北京協和醫(yī)學院協和青年科研基金（青年教師創(chuàng)新項目）（2017350010）

王玉成，Email：wyc9999@126.com

2018-07-11

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.06.010