3C樣蛋白酶抑制劑博福特韋的研發(fā)實(shí)踐和策略

謝東，胡敏，姚成

（前沿生物藥業(yè)（南京）股份有限公司，江蘇 南京210012）

1 博福特韋簡(jiǎn)介

博福特韋（bofutrelvir，F(xiàn)B2001）為一款3C樣蛋白酶（3C-like protease，3CLpro）抑制劑[1]，由前沿生物藥業(yè)（南京）股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱前沿生物藥業(yè)）聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所、中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所共同開發(fā)，用于治療新型冠狀病毒（SARS-CoV-2，以下簡(jiǎn)稱新冠病毒）感染（COVID-19）。團(tuán)隊(duì)開發(fā)了注射和霧化吸入給藥2個(gè)劑型，在中國(guó)和美國(guó)完成了3項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)，目前正在開展Ⅱ/Ⅲ期臨床研究。

在藥物開發(fā)過程中，前沿生物藥業(yè)研究團(tuán)隊(duì)基于不同人群的需求和病毒作用靶點(diǎn)的特點(diǎn)，選擇了靜脈注射和霧化吸入2個(gè)劑型，體現(xiàn)了與口服制劑差異化的開發(fā)策略以滿足不同的臨床需求。新冠病毒變異主要發(fā)生在S蛋白，結(jié)合3CLpro相對(duì)保守的特點(diǎn)以及FB2001的分子結(jié)構(gòu)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列體外和體內(nèi)抗病毒研究，充分評(píng)價(jià)了FB2001對(duì)多種冠狀病毒及不同亞型的活性，并開展了體外耐藥病毒培養(yǎng)和敏感性鑒定，結(jié)果顯示FB2001具有廣譜抗病毒活性和高耐藥屏障，同時(shí)證實(shí)了FB2001在不同給藥途徑下對(duì)感染SARS-CoV-2的轉(zhuǎn)基因小鼠的體內(nèi)抗病毒活性?；谀Ｐ鸵龑?dǎo)的藥物研發(fā)（model-informed drug development，MIDD）策略，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用群體藥代動(dòng)力學(xué)（population pharmacokinetics）和基于生理的藥代動(dòng)力學(xué)（physiologically based pharmacokinetics，PBPK）模型，建立了人體靜脈給藥PBPK模型并根據(jù)血藥濃度進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，預(yù)測(cè)人體肺組織FB2001濃度，指導(dǎo)臨床劑量選擇。面對(duì)突發(fā)的新型病毒傳染性疾病，如何基于既往研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)有指導(dǎo)原則和同類品種的成功經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)并開展臨床試驗(yàn)至關(guān)重要，研究團(tuán)隊(duì)在受試人群選擇、主要終點(diǎn)指標(biāo)確定、試驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面也進(jìn)行了一些深入的考量。

2 產(chǎn)品亮點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 劑型的選擇

目前全球已獲批上市或獲得緊急使用授權(quán)（EUA）的抗新冠病毒小分子藥物，除了治療住院的中、重癥感染者的瑞德西韋（remdesivir）以外，全部是口服藥?？诜幘哂薪o藥與儲(chǔ)備便利的優(yōu)勢(shì)，但也存在藥物顆粒大、不易吞咽，部分藥物生物利用度低、需要聯(lián)用肝藥酶抑制劑利托那韋而對(duì)基礎(chǔ)病治療產(chǎn)生藥物配伍禁忌，以及新冠病毒感染主要靶器官呼吸道和肺部的藥物濃度難以迅速達(dá)到有效病毒抑制濃度等方面的挑戰(zhàn)。

針對(duì)這些問題，為了使COVID-19患者，特別是老人、兒童、服藥困難者以及有基礎(chǔ)疾病的患者有更多的治療選擇，前沿生物藥業(yè)開發(fā)了FB2001注射和霧化吸入2種給藥劑型，預(yù)期有以下潛在優(yōu)勢(shì)。

1）多項(xiàng)研究顯示，住院患者往往不僅在肺部，還在體內(nèi)多個(gè)器官存在病毒復(fù)制[2]。FB2001注射制劑單藥給藥，不需要吞咽，不經(jīng)胃腸道吸收，可迅速到達(dá)全身主要器官。FB2001對(duì)CYP450無明顯抑制作用，其對(duì)CYP2C8、CYP2C19和CYP2D6的IC50均大于100 μmol · L-1，對(duì)CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9和CYP3A4/5的IC50大于20 μmol · L-1，此外， FB200130 μmol · L-1對(duì)CYP1A2、CYP2B6和CYP3A4酶活性沒有誘導(dǎo)作用，因此，臨床上FB2001不需要聯(lián)用肝藥酶抑制劑，也就不會(huì)影響到合并癥治療藥物的使用。研究團(tuán)隊(duì)目前正在開展FB2001注射制劑治療新冠感染中、重癥住院患者的臨床研究。

2）COVID-19的主要靶器官為呼吸道和肺部，霧化吸入制劑可以將藥物直接遞送至這些組織，局部藥物暴露量（AUC）高，藥物起效快，不需要吞咽，無需聯(lián)用肝藥酶抑制劑，因此不影響合并癥治療藥物的使用；與此同時(shí)，血液和全身系統(tǒng)AUC低，藥物安全窗大。研究團(tuán)隊(duì)目前正在開展FB2001霧化吸入制劑治療COVID-19輕、中癥患者的臨床研究。

2.2 藥物肺部分布顯著高于血液，有效清除肺部病毒

研究顯示，F(xiàn)B2001經(jīng)靜脈注射和霧化吸入后在鼻腔、氣管和肺部的AUC顯著高于血液。靜脈注射24 h后，F(xiàn)B2001在大鼠和犬肺部藥物濃度分別約為血漿藥物濃度的83倍和131倍，霧化吸入FB2001后24 h，大鼠肺部藥物濃度超過血漿藥物濃度的450倍，肺組織中AUC也達(dá)到血漿的66倍。

在分別感染了德爾塔株和奧密克戎株的K18-hACE2轉(zhuǎn)基因小鼠中進(jìn)行的研究結(jié)果顯示，F(xiàn)B2001經(jīng)腹腔注射、霧化吸入和滴鼻給藥可明顯降低小鼠腦部和肺部的病毒載量和病毒滴度，給藥后第4 d肺部和腦部病毒滴度可下降至檢測(cè)限之下[3]。

2.3 廣譜抗冠狀病毒活性和較高耐藥屏障

FB2001具有廣譜的抗冠狀病毒活性，除了對(duì)新冠病毒的3CLpro具有抑制作用外，對(duì)SARSCoV-1、MERS-CoV、HCoV-NL63、HCoV-OC43、HCoV-229E和HCoV-HKU1等多種冠狀病毒的3CLpro也顯示抑制作用。

隨著奈瑪特韋（nimatrelvir）和瑞德西韋在全球的批準(zhǔn)和廣泛使用，病毒耐藥的發(fā)生不可避免，關(guān)于其耐藥病例不斷被報(bào)道[4-5]。因此，研究團(tuán)隊(duì)在早期就開展了一系列關(guān)于FB2001的耐藥研究，結(jié)果表明新冠病毒在FB2001藥物壓力下體外培養(yǎng)20代未篩選出耐藥突變株。一項(xiàng)研究顯示，F(xiàn)B2001對(duì)奈瑪特韋和恩賽特韋（ensitrelvir）耐藥新冠病毒依然保持著較高的活性，具有更高的耐藥屏障。M49L、E166A、E166V和L167F單突變株，以及L50F/E166A、L50F/E166V和ΔP168/A173V多突變株對(duì)奈瑪特韋和/或恩賽特韋具有高度或中度耐藥，而對(duì)FB2001仍保持敏感或低度耐藥[5]。

3 博福特韋研發(fā)經(jīng)驗(yàn)

3.1 關(guān)注毒株變異對(duì)藥物活性的影響

新冠病毒屬于RNA病毒，變異性較高，開發(fā)藥物需要特別關(guān)注變異病毒的產(chǎn)生和演化，以及病毒變異對(duì)于藥物活性的影響。目前抗新冠病毒藥物主要為靶向S蛋白的抗體藥物，以及靶向RNA依賴性RNA聚合酶（RdRp）和3CLpro的小分子藥物。

在病毒自然演化以及疫苗壓力下，新冠病毒已經(jīng)歷了從原始毒株到阿爾法毒株、貝塔毒株、德爾塔毒株、奧密克戎毒株的變異，并多次造成大流行，這些毒株的主要突變呈現(xiàn)在S蛋白，使得大部分抗體藥物失效，目前幾乎所有獲批臨床的抗體藥物對(duì)現(xiàn)流行的奧密克戎毒株失去了有效的中和活性[6]。這些流行毒株含有的突變，有些發(fā)生在RdRp和3CLpro基因序列，但目前對(duì)小分子藥物影響較小。隨著小分子藥物大規(guī)模使用，我們需要高度關(guān)注在藥物壓力下耐藥病毒的產(chǎn)生和選擇。例如，已有對(duì)瑞德西韋臨床耐藥毒株的報(bào)道[7]。另外，實(shí)驗(yàn)室研究顯示，在GISAID數(shù)據(jù)庫收集的流行新冠病毒序列中，有多個(gè)對(duì)奈瑪特韋和恩賽特韋耐藥[4]。

3.2 模型引導(dǎo)的藥物研發(fā)在博福特韋開發(fā)中的應(yīng)用

MIDD通過采用建模與模擬技術(shù)對(duì)生理學(xué)、藥理學(xué)以及疾病過程等信息進(jìn)行整合和定量研究，從而指導(dǎo)新藥研發(fā)和決策。近年來，國(guó)內(nèi)外監(jiān)管機(jī)構(gòu)發(fā)布了多個(gè)MIDD的技術(shù)指導(dǎo)[8]，鼓勵(lì)藥品研發(fā)企業(yè)從事模型分析工作的專業(yè)人員在藥物研發(fā)過程中盡早介入，參與研究設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，形成MIDD模式，提高研發(fā)效率。

在FB2001的研發(fā)過程中，前沿生物藥業(yè)研究團(tuán)隊(duì)較早地引入了MIDD輔助臨床開發(fā)。例如在中美Ⅰ期臨床研究中，研究團(tuán)隊(duì)開展了群體藥代動(dòng)力學(xué)研究，考察不同因素對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)的影響，模擬多種給藥方案，為Ⅱ/Ⅲ期研究提供依據(jù)。

抗新冠藥物研發(fā)中，肺部和呼吸道藥物的濃度對(duì)于臨床有效性至關(guān)重要。研究顯示，新冠病毒主要靶器官在呼吸道和肺部，血液中新冠病毒檢出率很低。斯坦福健康中心臨床病毒學(xué)實(shí)驗(yàn)室一項(xiàng)研究表明，6.3%（453/7240）的住院及門診就診患者其鼻咽拭子新冠病毒RNA呈陽性，其中85例鼻咽拭子新冠病毒陽性患者的血漿樣本新冠病毒檢出率僅為32.9%（28/85）[9]。另有研究進(jìn)行了8136 份臨床標(biāo)本的META分析，結(jié)果顯示肺泡灌洗液（BLF）標(biāo)本的新冠病毒檢出率最高為 91.8%，血液樣本中檢出率僅1.0%[10]。鑒于目前技術(shù)無法直接測(cè)定人體肺組織藥物濃度，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)FB2001化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，建立了SD大鼠和比格犬靜脈給藥的PBPK模型，并根據(jù)大鼠和犬血藥濃度和肺部組織濃度驗(yàn)證并優(yōu)化模型，采用“學(xué)習(xí)與確認(rèn)”循環(huán)（learn and confirm cycle），進(jìn)而建立人體靜脈給藥PBPK模型并根據(jù)血藥濃度進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，預(yù)測(cè)人體肺組織FB2001濃度，結(jié)合FB2001體外有效濃度估算人體有效劑量（見圖1）。結(jié)果顯示，在臨床擬用劑量下，預(yù)測(cè)肺組織FB2001濃度達(dá)到2.5 mg · L-1，遠(yuǎn)高于其體外EC50（0.019 mg · L-1）[3]。

圖1 PBPK模型預(yù)測(cè)的FB2001在肺部的藥物濃度Figure 1 Drug concentration of FB2001 in the lung predicted by the PBPK model

4 博福特韋臨床研究設(shè)計(jì)的考量

針對(duì)COVID-19，國(guó)內(nèi)外監(jiān)管機(jī)構(gòu)發(fā)布了多個(gè)技術(shù)指南指導(dǎo)相關(guān)藥物的臨床研究[11-12]。鑒于病毒感染后的動(dòng)力學(xué)特征，一般抗病毒治療通?？紤]盡早給藥。在臨床研究的設(shè)計(jì)中，針對(duì)不同的新冠感染臨床分型（輕、中、重型、危重型），需要制定相應(yīng)的臨床終點(diǎn)。隨著新冠病毒在全球的持續(xù)傳播，新的奧密克戎亞分支將會(huì)持續(xù)出現(xiàn)，臨床研究需要充分考慮新變異病毒株對(duì)疾病的影響。

目前還不清楚何種暴露參數(shù)或藥效學(xué)應(yīng)答參數(shù)能夠更好地預(yù)測(cè)藥物對(duì)COVID-19的療效，在探索性臨床試驗(yàn)中可以將病毒學(xué)指標(biāo)作為主要終點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外很多抗COVID-19藥物的臨床研究將RT-PCR測(cè)定的呼吸道病毒載量作為探索性研究的主要終點(diǎn)。而莫諾拉韋（molnupiravir）的Ⅱa期研究中進(jìn)一步采用了傳染性病毒（infectious virus）載量作為終點(diǎn)指標(biāo)[13]，這一指標(biāo)較一般的病毒載量終點(diǎn)更清晰地顯示了藥物對(duì)活病毒的抑制作用。

對(duì)于住院的中重型和/或危重型COVID-19患者的確證性臨床研究，主要終點(diǎn)首選適當(dāng)時(shí)間點(diǎn)（如4或8周）的全因死亡率。但是隨著病毒變異，全因死亡率評(píng)估在實(shí)際操作層面存在一定困難，將至臨床改善/恢復(fù)時(shí)間（time to clinical improvement/recovery）作為終點(diǎn)來評(píng)估該類藥物的臨床獲益也得到了監(jiān)管部門的認(rèn)可。例如瑞德西韋ACTT-1研究[14]、巴瑞替尼ACTT-2研究均將臨床狀態(tài)順序等級(jí)量表定義的至臨床恢復(fù)時(shí)間作為終點(diǎn)指標(biāo)。

而對(duì)于門診治療的輕中癥患者的確證性臨床研究，主要終點(diǎn)首先推薦在適當(dāng)時(shí)間點(diǎn)（至少4周）發(fā)展為重型/危重型的發(fā)生率或全因死亡率作為主要療效終點(diǎn)。例如奈瑪特韋的EPIC-HR（高風(fēng)險(xiǎn)因素）研究采用門診患者的住院和全因死亡率作為主要終點(diǎn)指標(biāo)并獲得批準(zhǔn)[15]。然而同樣隨著病毒變異，重癥發(fā)生率和全因死亡率評(píng)估在實(shí)際操作層面存在一定困難，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)評(píng)估至持續(xù)臨床恢復(fù)的時(shí)間也被認(rèn)為是可以接受的。值得注意的是，入組門診輕中癥患者的奈瑪特韋的EPIC-SR（標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)因素）研究，主要終點(diǎn)采用至持續(xù)癥狀恢復(fù)時(shí)間，并未獲得成功。而采用該終點(diǎn)的恩賽特韋的Ⅲ期臨床，試驗(yàn)組與對(duì)照組的恢復(fù)時(shí)間差異顯示出了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

上述研究一般采用隨機(jī)、雙盲、安慰劑平行對(duì)照，以公認(rèn)的背景治療為基礎(chǔ)的優(yōu)效性比較加載設(shè)計(jì)。但是這些臨床研究在不同地區(qū)和時(shí)期開展，流行病毒株、患者背景和發(fā)病窗口不同，所以獲得的結(jié)果也不盡相同。在FB2001臨床研究設(shè)計(jì)中，我們參考了國(guó)內(nèi)外同行的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在臨床研究方案中考慮了下列重要因素的影響：流行毒株的致病特征、患者發(fā)病窗口期、呼吸道病毒載量水平、疫苗接種狀況、是否伴有高風(fēng)險(xiǎn)因素（例如老年人，伴有心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、糖尿病、慢性腎臟病等基礎(chǔ)疾病的人群，免疫功能低下者等）。此外，由于各國(guó)防疫政策動(dòng)態(tài)調(diào)整，其醫(yī)療實(shí)踐帶來相應(yīng)變化，這也是臨床研究的設(shè)計(jì)和實(shí)施面臨的重大影響因素。

5 本領(lǐng)域未來發(fā)展方向

新冠病毒以及其他可感染人類的冠狀病毒在與人類長(zhǎng)期共存的過程中，不排除有高致病性、新的冠狀病毒出現(xiàn)的可能，因此開發(fā)高效、廣譜抗新冠病毒藥物進(jìn)行治療、預(yù)防以及戰(zhàn)略儲(chǔ)備，具有重要意義。

另外，新冠病毒在感染人類與不同動(dòng)物宿主（尤其免疫力低下群體）并長(zhǎng)期活躍的過程中，由于RNA病毒容易發(fā)生突變，可能會(huì)使得我們現(xiàn)有的疫苗和藥物失去保護(hù)作用。對(duì)此，我們需要在全球范圍建立病毒突變監(jiān)測(cè)體系。

對(duì)于病毒復(fù)制和致病機(jī)制、現(xiàn)有藥物對(duì)特殊人群的治療療法、現(xiàn)有藥物的組合使用等，尚有很多有待深入研究之處。

6 結(jié)語

新冠疫情具有傳染快、規(guī)模大、變異多的特點(diǎn)，全球各國(guó)防疫管控政策、病毒變異情況，以及疫苗種類和接種情況不同，給COVID-19治療藥物的開發(fā)帶來了巨大挑戰(zhàn)。已獲批上市或獲得緊急使用授權(quán)的抗病毒藥物給防疫工作提供了有力武器，但由于其關(guān)鍵性臨床試驗(yàn)受當(dāng)時(shí)疫苗接種、背景治療以及當(dāng)時(shí)流行病毒株的局限，在未來新冠疫情中是否仍然能夠發(fā)揮有效的治療作用，有待更多高質(zhì)量循證醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的支持。這些研究，也將為人類應(yīng)對(duì)未來可能出現(xiàn)的新型病毒和疫情提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)。

致謝：

FB2001項(xiàng)目得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃公共安全風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急技術(shù)裝備（No.2021YFC0864900）、江蘇省工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)專項(xiàng)資金、南京市科技計(jì)劃項(xiàng)目-新型冠狀病毒傳染應(yīng)急防治（No.ZX20200007）資助。感謝中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所蔣華良院士、柳紅教授，中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所張磊砢教授，F(xiàn)B2001臨床試驗(yàn)的主要研究者張文宏教授、金榮華教授、盧洪洲教授和全體研究人員，感謝前沿生物藥業(yè)金潔為本文查閱資料和校對(duì)文稿。