核苷类抗病毒药物的研究开发进展

核苷类抗病毒药物的研究开发进展沈灵佳(湖北省抗病毒药物重点实验室、湖北省医药工业研究院有限公司、 湖北科益药业股份有限公司，武汉 430061)1 核苷与 DNA1953 年，一个名叫沃森（James Watson）的年仅 25 岁的美国年轻人（生物学博士后）与他 37 岁的同事、英国物理学家克里克（Francis Crick）在剑桥大学卡文迪什实验室共同完成了一项惊天之举发现了 DNA 双螺旋结构，当年 4 月 25 日，他们的一篇题为“核酸的分子结构”的论文在著名的自然 （Nature ）杂志上发表，将生命的秘密展现在世人面前，开启了分子生物学时代。DNA 双螺旋结构与相对论、量子力学一起被誉为 20 世纪自然科学最伟大的 3 个发现。沃森、克里克也因此分享了 1962 年的诺贝尔医学奖。神秘的 DNA 究竟是什么？了解 DNA 的分子组成有助于我们了解什么是核苷和核苷酸、了解核苷类抗病毒药的作用原理。DNA 分子的基本单位就是核苷酸：脱氧核糖核酸（DNA）单链核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸；核苷酸核苷磷酸；核苷=碱基D2脱氧核糖。组成 DNA 的碱基有四个：腺嘌呤（adenine，A） 、胸腺嘧啶（thymine，T） 、鸟嘌呤（guanine，G）和胞嘧啶（cytosine，C） 。DNA 链一个碱基通过氢键与另一条 DNA 链的一个碱基由氢键按碱基互补配对原则（查戈夫法则）配对形成碱基对（A 配 T，G 配 C） 。碱基对堆积在双链内侧,它们排列方式像梯子上的横木,糖环和磷酸基排列在外侧，形成 DNA 双螺旋结构。2 DNA 与病毒病毒（virus）是介于生命与非生命之间的一种物质形式，自由于细胞之外时，不能复制，不表现生命流行性，但病毒进入宿主细胞之后，可以控制细胞，进行自我复制、增殖，表现其生命形式。病毒没有细胞结构，所以又称为非细胞生物，它是微生物中最小的生命实体。病毒的组成极其简单，它是由一层蛋白或脂蛋白保护性外壳和一种核酸（DNA或 RNA）组成。作者简介 沈灵佳（1962- ） ，男，浙江人，研究员，主要从事抗病毒药的研究与开发工作。有的病毒甚至没有蛋白质，只含有具有单独侵染性的较小型的核糖核酸（RNA）分子，即类病毒（viroid） ；有的只含有不具备侵染性的 RNA，通常称为拟病毒（virusoid） ；有的没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒，通常称为朊病毒（prion） 。一般把类病毒、拟病毒和朊病毒统称为亚病毒（subviruses） 。根据病毒宿主细胞不同，可以将病毒分为 3 大类：专门寄生在人和动物细胞里的动物病毒，如流感病毒；专门寄生在植物细胞里的植物病毒，如烟草斑纹病毒；专门寄生在细菌细胞内的细菌病毒，也叫噬菌体，如大肠埃希菌噬菌体。2005 年 5 月，国际病毒分类委员会提出的第 8 份报告称，已发现的病毒超过 6000 种，分为 3 个目，73科，9 个亚科，287 属，1 938 种；而使人类致病的病毒有 1 200 多种，若包括亚病毒及病毒变异株，其总数已超过 10 000 多种。病毒感染引起疾病严重危害人类健康，据不完全统计，超过 50%的流行性传染病是由病毒感染引起，如天花、麻疹、狂犬病、脊髓灰质炎、流感、乙型肝炎、丙型肝炎、艾滋病、急性重症呼吸综合征（SARS） 、禽流感等。3 核苷类抗病毒药物根据病毒的生物学特性，可以通过以下几个方式来阐述抗病毒药物的作用机制：阻断病毒脱壳；阻断病毒核酸合成；阻断病毒蛋白质合成；阻断病毒释放；核苷类抗病毒药物的作用机制主要是阻断病毒核酸合成。什么是核苷类抗病毒药物？对核苷（酸）的碱基或糖基部分进行修饰，或者同时对碱基和糖基进行双重修饰，可得到核苷类似物（nucleoside analogue）或核苷酸类似物（nucleotide analogue） ，它们能取代病毒正常的核酸前体或抑制核酸合成酶，阻断病毒核酸的合成，阻止病毒 DNA 链的延伸，从而对病毒产生选择性的抑制作用。这类具有抗病毒2活性的核苷或核苷酸类似物通称为核苷类抗病毒药，对病毒性疾病的治疗起着十分重要的作用。自 1962 年世界上第一个抗病毒药物碘苷批准上市以来，至 2006 年 6 月 30 日，全球已有 57 种抗病毒药物获准上市（其中 2 种已撤销），其中 50以上（31 种）为核苷类抗病毒药物，有对糖基进行修饰，有碱基修饰，也有对糖基和碱基进行双重修饰。这 31 种核苷类抗病毒药物中，核苷酸类似物 5 个，碱基修饰的核苷类似物 7 个，糖基修饰的核苷类似物 16 个，碱基和糖基双重修饰的核苷类似物 3 个。表 1 已批准上市的核苷类抗病毒药物一览表（至 2006 年 6 月 30 日）药物名称 结构特征 作用 上市时间 研发公司 中国上市1 核苷酸类似物单磷酸阿糖腺苷 糖基修饰 抗 HSV 1979 年 ParkeDavis（美） 是福米韦生 反义寡核苷酸 抗 CMV 1998 年 ISIS（美）聚肌胞 聚核苷酸 广谱抗病毒 1981 年 中科院微生物所（中） 是替诺福韦酯 开环核苷酸 抗 HBV、抗 HIV 2001 年 Gilead（美）阿德福韦酯 开环核苷酸 抗 HBV、抗 HIV 2002 年 Gilead（美） 是2 核苷类似物碘苷 脱氧核苷，碱基修饰 抗 HSV 1962 年 SK Beecham（美） 是依巴他滨 脱氧核苷，碱基修饰 抗 HSV 1972 年 ChauvinBlache（法）依度尿苷 脱氧核苷，碱基修饰 抗 HSV 1975 年 Rebugen（德）曲氟尿苷 脱氧核苷，碱基修饰 抗 HSV 1977 年 Wellcome（英）依培夫定 脱氧核苷，碱基修饰 抗 HSV 1987 年 Biogal（匈） 是溴夫定 脱氧核苷，碱基修饰 抗 HSV 1988 年 Berlin Chem（前东德）（进口）利巴韦林 核苷，碱基修饰 广谱抗病毒 1974 年 ICN（美） 是阿糖胞苷 糖基修饰 抗 HSV 1975 年 Upjohn（美） 是安西他滨 糖基修饰 抗 HSV 1975 年 山之内（日） 是阿糖腺苷 糖基修饰 抗 HSV 1977 年 ParkeDavis（美） 是齐多夫定 糖基修饰 抗 HIV 1989 年 Wellcome（英） 是去羟肌苷 糖基修饰 抗 HIV 1991 年 BMS（美） 是扎西他滨 糖基修饰 抗 HIV 1992 年 Roche（美）司他夫定 糖基修饰 抗 HIV 1994 年 BMS（美） 是拉米夫定 糖基修饰 抗 HIV、抗 HBV 1995 年 Wellcome（英） 是恩替卡韦 糖基修饰 抗 HBV 2005 年Bristol/Myers Squibb（美）是阿昔洛韦 开环核苷 抗 HSV 1981 年 Wellcome（英） 是更昔洛韦 开环核苷 抗 HSV 1986 年 Syntex（美） 是泛昔洛韦 开环核苷 抗 HSV 1994 年 SK Beecham（美） 是伐昔洛韦 开环核苷 抗 HSV 1995 年 Wellcome（英） 是喷昔洛韦 开环核苷 抗 HSV 1996 年 SK Beecham（美） 是西多福韦 开环核苷 抗 CMV 1996 年 Gilead（美）缬更昔洛韦 开环核苷 抗 HSV 2001 年 Roche（美）全国医药学术交流会暨临床药理学研究进展培训班 中国乌鲁木齐 2006.8.7123索利夫定 糖基碱基双重修饰 抗 HSV 1993 年（已撤销） Shoji（日）阿巴卡韦 糖基碱基双重修饰 抗 HIV 1998 年 GlaxoWellcome（英）恩曲他滨 糖基碱基双重修饰 抗 HIV、抗 HBV 2003 年 Gilead（美） 是4 开环核苷类抗病毒药物4.1 更昔洛 韦（ganciclovir） 化学名：9-(1,3-二羟基-2-丙氧甲基)鸟嘌呤。美国 Syntex 公司于1988 年获准上市的抗疱疹病毒的开环鸟嘌呤核苷类似物，其作用机制是抑制病毒 DNA 的合成和复制，用于治疗严重免疫功能下降并发的 CMV 感染，眼部局部给药可用于 HSV 感染。国内由湖北省医药工业研究院于 1994 年率先研制成功并由湖北科益药业股份有限公司独家生产，获得 8 a 的新药保护期。该项目获得国家科技进步二等奖。湖北科益药业股份有限公司生产上市的更昔洛韦品种有注射用更昔洛韦（商品名：丽科伟） 、更昔洛韦胶囊（商品名：丽科乐） 、更昔洛韦眼用凝胶（商品名：丽科明） 。其中更昔洛韦胶囊和眼用凝胶为国内独家品种。更昔洛韦的特点：广谱。对多种 DNA 病毒均有很强活性，尤其是疱疹病毒科的 8 种病毒都有很强的抑制作用，对逆转录病毒有协同作用；高效。为已知疗效最好、活性最强的抗 DNA 病毒药物之一，抑制巨细胞病毒（CMV）效果比阿昔洛韦强 50 倍，是目前治疗和预防 CMV 感染唯一的首选药物；作用迅速、持久：更昔洛韦经疱疹病毒胸苷激酶或CMV U19 基因磷酸化为单磷酸更昔洛韦，后经细胞激酶进一步磷酸化为二磷酸、三磷酸更昔洛韦，活性物质三磷酸更昔洛韦在感染细胞内可保持持久的作用，其半衰期可达到 20 h；特异性作用。在病毒感染的细胞内更昔洛韦更容易被磷酸化；在病毒感染细胞内更昔洛韦三磷酸酯的浓度是正常细胞的100 倍；对病毒 DNA 聚合酶的亲合力远高于正常细胞；不易耐药。多途径活化和多环节的作用致使耐药性不易产生，且对多种药物诱导的耐药毒株仍有强效； 具有良好的安全性。对感染的细胞具有高选择性，只被病毒编码或诱导的激酶活化；特异性作用于病毒的 DNA 合成过程，阻止病毒 DNA 链的延伸，选择性抗病毒，对正常细胞影响很小；可注射给药，适合移植术后的防治 CMV 感染；口服胶囊剂型适用出院后的维持治疗，患者服用更方便；眼用凝胶剂治疗眼部疱疹感染，局部药浓高，与普通眼膏剂型比较，凝胶剂不引起视觉模糊，患者顺应性好。4.2 阿昔洛韦(aciclovir) 又名无环鸟苷 , 化学名：9-(2-羟基乙氧基甲基)鸟嘌呤。该药于 1974 年由Schaeffer 等合成，英国 Glaxo Wellcome 公司开发，是广谱、高效、低毒的抗疱疹病毒药，对单纯疱疹型（HSV-I） 、型（HSV-）病毒，水痘-带状疱疹病毒（VZV） ，Epstein-Barr 病毒（EBV）和人疱疹 6 型病毒（HHV-6）有很强的抑制作用。临床上常用于治疗角膜炎，皮肤、黏膜和口唇部 HSV-感染，原发或复发性 HSV-生殖疱疹，水痘和带状疱疹。国内由湖北省医药工业研究院首先研制成功，由湖北科益药业股份有限公司生产，该项目分别获得卫生部科技成果乙等奖和湖北省科技成果一等奖。湖北科益药业有限公司生产上市的阿昔洛韦品种有注射用阿昔洛韦（商品名：丽科欣） 、阿昔洛韦片（商品名：丽科平） 、阿昔洛韦软膏。阿昔洛韦的特点：广谱高效。对单纯疱疹病毒、水痘带状疱疹病毒、巨细胞病毒等具有抑制作用。临床应用 20 余年，证实对 DNA 病毒感染疗效确切。安全性高。对病毒有特殊的亲和力，但对哺乳动物宿主细胞毒性低。长期临床应用结果，确证该药有较高的安全性；被列为国家医保目录抗病毒药；剂型规格齐全，适应注射、口服、外用等不同需求；4.3 伐昔洛韦（valaciclovir） 为阿昔洛韦的 L-缬氨酸酯。英国 Glaxo Wellcome 公司开发的阿昔洛韦的 L-缬氨酸酯（L-valylester） ，是阿昔洛韦的前药，1995 年 1 月在英国和爱尔兰首先上市，同年 6月获 FDA 批准，用于治疗带状疱疹，1995 年 11 月在英国首先获准用于治疗生殖器疱疹，追加适应证包括皮肤黏膜的单纯疱疹病毒（HSV）感染。生物利用度比阿昔洛韦高 35 倍。伐昔洛韦已成为治疗带状疱疹、生殖器疱疹的一线药物。国内伐昔洛韦分散片由湖北省医药工业研究院率先研制成功，由湖北科益药业股份有限公司独家生产（商品名：丽科分） 。伐昔洛韦分散片（丽科分）的特点：速释。3 min内完全分散，5 min 内药物溶出达 90%以上，比伐昔4洛韦薄膜衣片释放药物更迅速更充分； 速效，口服丽科分和伐昔洛韦薄膜衣片的血药浓度-时间曲线显示,血药浓度达峰时间( tmax)分别为(0.900.21)和(1.450.22) h，提示丽科分比伐昔洛韦薄膜衣片起效更快；服用方便，顺应性好，丽科分可以吮吸、吞服，也可溶于温水、果汁、牛奶、汽水中服用。口感好，尤其适合老人、儿童及吞咽困难者； 服药次数少，每天只需 2 次，患者依从性好。4.4 喷昔洛韦（penciclovir ） 化学名为 9-(4-羟基-3-羟基甲基-丁基)鸟嘌呤。英国 SKB 公司开发的开环核苷类抗疱疹病毒药，是前体药物 FCV 的代谢产物，1996 年 6 月在英国首获上市。喷昔洛韦有抗单纯疱疹病毒（HSV-、HSV-） 、带状疱疹（VZV）和 EB 病毒的作用，对阿昔洛韦耐药病毒也有效，对 CMV 作用差。其作用机制与阿昔洛韦相似，对带状疱疹病毒活性高。喷昔洛韦在细胞内存留时间长，可持续抑制病毒复制。国内由湖北省医药工业研究院首先研制成功，由湖北