01

       流感與奧司他韋

       流感，全稱(chēng)是流行性感冒。是由甲乙丙三型流感病毒分別引發(fā)的一種急性呼吸道疾病。流感病毒是RNA病毒，根據其表面抗原命名為HxNy（其中x=1~15，y=1~9），其中H代表血球凝集素（Hemagglutinin），N代表神經(jīng)氨酸酶（Hemagglutinin）。

       奧司他韋正是神經(jīng)氨酸酶的特異性抑制劑，其抑制成熟的流感病毒脫離宿主細胞，從而抑制流感病毒在人體內的傳播以起到治療流行性感冒的作用。奧司他韋是基于結構的合理藥物設計的成功案例。奧司他韋的研發(fā)過(guò)程中大量應用了計算機輔助藥物設計的手段，根據靶酶的三維結構有針對性地設計了高效低毒專(zhuān)一性強的神經(jīng)氨酸酶抑制劑。

       奧司他韋是在扎那米韋的基礎上，根據神經(jīng)氨酸酶天然底物的分子結構，以及神經(jīng)氨酸酶催化中心的空間結構進(jìn)行合理藥物設計所獲得的。奧司他韋于1996年首次合成，1998年2月26日獲得美國專(zhuān)利，1999年10月首次在瑞典推出，隨后進(jìn)入加拿大、歐盟和美國市場(chǎng)，2002年獲準在中國推出。

       02

       奧司他韋的藥理機制與設計過(guò)程

       流感病毒作為一種RNA病毒，具有容易發(fā)生突變的特點(diǎn)，但為了其特定功能的行使，一定存在某些不太容易發(fā)生突變的片段，即高度保守序列。而奧司他韋的作用位點(diǎn)，正是神經(jīng)氨酸酶中的部分高度保守的氨基酸序列，作為神經(jīng)氨酸酶的底物唾液酸的類(lèi)似物，與其結合，阻止其水解成熟病毒與宿主細胞間凝血酶-唾液酸的連接，從而阻止病毒的擴散復制。

       圖1. 病毒復制過(guò)程與神經(jīng)氨酸酶抑制劑作用機理（Davies BE,J Antimicrob Chemother,2010）

       為了得到神經(jīng)氨酸酶的有效抑制劑，設計初期模擬唾液酸過(guò)渡態(tài)中間體的離子構型，構建的化合物卻面臨體外有抑制神經(jīng)氨酸酶活性但動(dòng)物模型上無(wú)活性且對流感病毒無(wú)選擇性的問(wèn)題，這是因為一些基團的介入使得吸收困難，且不僅流感病毒，其他病毒、細菌乃至人肝微粒體中都含有神經(jīng)氨酸酶，因此仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

       圖2. 唾液酸過(guò)渡態(tài)中間體離子構型

       研發(fā)人員通過(guò)電子等排的原理將過(guò)渡態(tài)中間體轉化為了一類(lèi)碳環(huán)化合物，易于結構修飾并減少了碳環(huán)雙鍵上的電子云密度，其次用氨基取代了4號位上羥基增強了配體與神經(jīng)氨酸酶的親和性。為了進(jìn)一步的優(yōu)化，且便于設計口服藥物，將丙三醇側鏈取代為能夠發(fā)生廣泛疏水作用的2-乙基丙基，進(jìn)一步增強了藥物的抑制活性。最后，采取了原藥酯化的方法，將2號位羧基酯化，便于口服吸收，便得到了我們所熟知的奧司他韋。

       圖3. 奧司他韋結構式

       03

       奧司他韋的合成

       奧司他韋磷酸鹽是第一種口服有效的流感病毒神經(jīng)氨酸酶抑制劑，臨床上主要用于減輕流感發(fā)病時(shí)的癥狀。目前主要是以莽草酸和奎寧酸為原料來(lái)合成奧司他韋?？鼘幩釓慕痣u納樹(shù)皮中提取得到，金雞納樹(shù)適宜生長(cháng)于溫暖、終年無(wú)霜的氣候環(huán)境中，要求年平均溫度為21℃，平均最低溫度為13.5℃，當溫度低至1～2℃時(shí)受到明顯凍害，低于0℃時(shí)其地上部分被凍死。因為對氣候環(huán)境的嚴苛要求，金雞納樹(shù)分布范圍較窄且數量有限，也就導致了奎寧酸原料供應的不穩定。在由奎寧酸合成奧司他韋的過(guò)程中還涉及有毒的疊氮化物。因此，來(lái)源于香料八角的莽草酸理論上是更好的選擇。下圖為從莽草酸到磷酸奧司他韋的合成路徑：

       圖4. 磷酸奧司他韋合成途徑

       04

       ADME

       奧司他韋的活性代謝產(chǎn)物的藥代動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)與劑量呈線(xiàn)性相關(guān)。研究中，血漿和尿液樣品中的奧司他韋及其活性代謝物是采用靈敏的液相色譜或串聯(lián)質(zhì)譜法測定的。

       1 吸收 Absorption

       口服給藥后，磷酸奧司他韋在胃腸道被迅速吸收，經(jīng)肝 臟和腸壁酯酶迅速轉化為活性代謝產(chǎn)物奧司他韋羧酸鹽（別稱(chēng)Ro 64-0802）?？诜W司他韋產(chǎn)生的活性代謝物的絕 對生物利用度為80%?？诜?0min后，血漿中即可檢測到活性代謝物且其濃度在3~4h后達到最 大濃度。相對于活性代謝物，少于5%的藥物以藥物前體的形式存在。與靜脈注射給藥相比，口服奧司他韋后活性代謝產(chǎn)物在血漿中能存留更長(cháng)時(shí)間。除半衰期差異外，靜脈給藥與口服給藥的藥代動(dòng)力學(xué)無(wú)明顯差別。進(jìn)食或在改變胃中pH的條件下給藥均不會(huì )影響奧司他韋的生物利用度。

       活性代謝產(chǎn)物的血漿濃度與奧司他韋服用劑量成正比，并僅表現出小程度的個(gè)體間變異。

       2 分布 Distribution

       對白鼬、大鼠和兔的研究顯示，藥物的活性代謝產(chǎn)物可以到達所有流感病毒感染的部位。研究顯示，口服磷酸奧司他韋后其活性代謝產(chǎn)物在肺、支氣管、肺泡灌洗液、鼻粘膜、中耳和氣管中均可達到抗病毒的有效濃度水平。

       3 代謝 Metabolism

       對大多數人而言，活性代謝產(chǎn)物在積累到血漿峰濃度后會(huì )以6～10h的半衰期下降。除了通過(guò)肝 臟或腸道酯酶廣泛轉化為Ro 64-0802，在人類(lèi)中未發(fā)現奧司他韋的其他代謝物。體外研究表明，磷酸奧司他韋或其活性代謝產(chǎn)物都不是細胞色素P450同工酶的底物或抑制劑；奧司他韋及其活性代謝物均不與人細胞色素P450混合功能氧化酶或葡萄糖醛酸轉移酶相互作用。

       4 清除 Elimination

       奧司他韋主要通過(guò)轉化為活性代謝產(chǎn)物并通過(guò)腎 臟排泄來(lái)清除（>90%）。大約60~70%的口服劑量在尿液中表現為活性代謝產(chǎn)物形式，小于5%以?shī)W司他韋形式存在。腎 臟對奧司他韋及其活性代謝產(chǎn)物的清除率均超過(guò)了腎小球濾過(guò)率，表明除了腎小球濾過(guò)外，奧司他韋還依賴(lài)于腎小管分泌的陰離子轉運途徑被清除?？诜W司他韋后檢測糞便發(fā)現其中的殘留藥物不到初始給藥劑量的20%，其中50%為奧司他韋，50%為其活性代謝物。

       5 不良反應

       最常見(jiàn)：胃腸道不良反應，如惡心、嘔吐、消化不良、腹痛等，發(fā)生率為 6%-15%，大多癥狀較輕，停藥后即可消失。根據奧司他韋藥動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，食物對于該藥的吸收沒(méi)有影響，但是奧司他韋和食物一起服用或可以降低胃腸道不適，提高耐受性，因此建議隨餐服用。

       少數：可能發(fā)生過(guò)敏反應，表現為皮疹。

       個(gè)別病例：可能有頭暈、頭痛、幻覺(jué)、行為異常、嗜睡、焦慮等癥狀，嚴重者可發(fā)展為抑郁甚至自殺。

       6 補充

       半衰期（half-life，T1/2）指體內藥量（或血藥濃度）吸收、分布和消除一半所需時(shí)間，稱(chēng)吸收半衰期（T1/2ka）、分布半衰期（T1/2α，二房室模型）和消除半衰期（T1/2ke，一房室模型）、（T1/2β，二房室模型）或（T1/2λ，非房室模型）。此處半衰期指的是消除半衰期T1/2β。

       細胞色素P-450混合功能氧化酶能與分子氧形成“活性氧”復合體，氧化進(jìn)人肝、肺的外源性化學(xué)物質(zhì)。人體內代謝藥物的主要酶是細胞色素P450超家族(Cytochrome P450 proteins, CYP)，它們是一類(lèi)主要存在于肝 臟、腸道中的單加氧酶，多位于細胞內質(zhì)網(wǎng)上，催化多種內、外源物質(zhì)的（包括大多數臨床藥物）代謝，所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可能有**。P450酶能通過(guò)其結構中的血紅素中的鐵離子傳遞電子，氧化異源物，增強異源物質(zhì)的水溶性，使它們更易排出體外。

       05

       專(zhuān)利和市場(chǎng)

       奧司他韋于最早由吉利德科技公司首次研制成功。1995年，相關(guān)體外實(shí)驗已經(jīng)確定了藥物有效安全，可以申請人體臨床試驗了。但耗資高達幾個(gè)億美元的臨床試驗對當時(shí)的吉利德公司來(lái)說(shuō)是個(gè)天文數字，這時(shí)必須尋找合作伙伴了。1996年1月，吉利德公司開(kāi)始就轉讓使用權和多家大藥企談判，羅氏成了最 佳選擇。同年9月30日，吉利德和羅氏達成協(xié)議，將GS4104的生產(chǎn)和銷(xiāo)售權轉讓給羅氏，羅氏付給吉利德1千萬(wàn)美元繼續試驗，如果臨床試驗順利，羅氏再付4千萬(wàn)美元，正式上市后，羅氏也會(huì )分一部分銷(xiāo)售利潤給吉利德。

       奧司他韋化合物的專(zhuān)利是吉利德公司于1996年12月27日向美國專(zhuān)利商標局提交并于1998年6月9日批準獲得專(zhuān)利權的，后隨即轉讓給羅氏制藥公司。到了2005年下半年，禽流感又有全球蔓延的趨勢。WHO也發(fā)出了警告，羅氏公司向WHO藥品儲備庫捐贈了300萬(wàn)盒達菲，但是由于全球銷(xiāo)量激增，仍然有很多組織和個(gè)人指責羅氏壟斷專(zhuān)利。在這種情況下，雖然專(zhuān)利仍未到期，羅氏公司也最終決定授予部分國家和地區自行生產(chǎn)權。

       在2010年11月15日，印度仿制藥公司Natco（就是電影我不是藥神里面生產(chǎn)格列寧的原型）就提交了第一個(gè)PIV挑戰。經(jīng)過(guò)復雜的專(zhuān)利之爭，原研藥公司與仿制藥公司達成和解。2016年8月3日，FDA批準了來(lái)自Natco的第一個(gè)磷酸奧司他韋仿制藥，該仿制產(chǎn)品也獲得了180天的市場(chǎng)獨占期。磷酸奧司他韋的首仿地位值得艷羨，但仿制的路，并不平坦：從Natco最早對達菲的專(zhuān)利發(fā)起挑戰，到仿制產(chǎn)品最終獲批上市，仿制藥公司與原研藥公司之間的專(zhuān)利糾葛持續了整整6年。要知道，磷酸奧司他韋從化合物篩選到產(chǎn)品上市總共不過(guò)用了7年，而仿制藥公司用了6年的時(shí)間獲得一個(gè)首仿品種，從這個(gè)角度來(lái)看，成功仿制一個(gè)優(yōu)秀產(chǎn)品，也并不是個(gè)簡(jiǎn)單的事情。到2019年，FDA批準了11家磷酸奧司他韋仿制藥生產(chǎn)商，中國上海醫藥和東陽(yáng)光也相繼獲得了生產(chǎn)授權。此后，兩家藥企分別以商品名奧爾菲和可威上市銷(xiāo)售，實(shí)現了奧司他韋的國產(chǎn)化。

       嚴格意義上講，葛蘭素史克公司的扎那米韋才是神經(jīng)氨酸酶抑制劑的First-in-Class，但市場(chǎng)表現方面，磷酸奧司他韋遠比扎那米韋表現的強勁。從時(shí)間來(lái)看，兩個(gè)藥物在1999年幾乎同時(shí)上市，但市場(chǎng)表現卻有著(zhù)天壤之別。其中最 大的原因在于給藥方式的差異。而這一點(diǎn)，從根本上又源于科學(xué)家不同的新藥設計思維。扎那米韋的理化性質(zhì)決定該藥并不適合口服給藥，為解決該問(wèn)題，GSK的科學(xué)家們計劃將該藥開(kāi)發(fā)成粉霧吸入劑。他們認為：一方面，吸入劑可以提高藥物生物利用度，直接解決口服給藥生物利用度不高的問(wèn)題；另一方面，流感本身屬于呼吸系統傳染性疾病，而吸入給藥可直接作用于呼吸系統。

       對于磷酸奧司他韋，當時(shí)一開(kāi)始也面臨著(zhù)同樣的問(wèn)題，但吉利德科學(xué)家們的思維與葛蘭素史克的截然不同：首先，在給藥方式方面，他們認為流感患者往往存在呼吸困難的癥狀，面對吸入和口服兩種給藥方式，患者可能更傾向后者。因此，為解決口服生物利用度問(wèn)題，吉利德采用了前藥技術(shù)，對原有化合物進(jìn)行酯化得到磷酸奧司他韋。后來(lái)的事實(shí)證明，口服給藥更容易被患者接受。

       再看國內市場(chǎng)。就奧司他韋目前的品牌市場(chǎng)格局來(lái)看，近幾年來(lái)羅氏的市場(chǎng)份額直線(xiàn)下滑，上海醫藥的銷(xiāo)售額占比一直不超過(guò)10%，宜昌東陽(yáng)光藥通過(guò)加大品牌推廣，終端下沉，占據了該品種絕大多數的市場(chǎng)份額?？梢钥闯鰱|陽(yáng)光“可威”的市場(chǎng)運作可謂是非常成功，市場(chǎng)優(yōu)勢的取得主要依賴(lài)以下幾點(diǎn)：

       1 擴大用藥人群

       奧司他韋原本只有75mg的膠囊劑，東陽(yáng)光藥基于自身研發(fā)實(shí)力，推出“可威”顆粒劑，主打兒童用藥市場(chǎng)。隨之近幾年“二胎政策”放開(kāi)及兒童專(zhuān)用藥的短缺，“可威”顆粒劑抓住市場(chǎng)機遇，快速做大。隨著(zhù)家長(cháng)對兒童支付意愿的提升，“可威”兒童市場(chǎng)前景可期。

       2 增強市場(chǎng)替代性

       奧司他韋原本主要是針對大規模爆發(fā)性流感及重癥流感，現在由于奧司他韋的安全性，有效性和經(jīng)濟性，在各項指南中，已被推薦為流感的一線(xiàn)用藥，同時(shí)，加強醫生和患者教育，將奧司他韋由一款重大流感疫情爆發(fā)的應急用藥逐漸轉變?yōu)榱鞲蓄A防、治療藥物，逐步替代傳統的金剛烷和金剛乙胺。隨著(zhù)臨床用藥范圍擴大、用藥人群增加，市場(chǎng)替代效應的發(fā)揮，流感抗病毒用藥市場(chǎng)已達80%以上。

       3 自建銷(xiāo)售團隊

       相比東陽(yáng)光，羅氏和上海醫藥并未對該品種藥物給予足夠的重視。由于抗流感病毒 藥物不屬于羅氏的主要戰略發(fā)展方向，因此羅氏并未投入太多的資源用于達菲在中國的推廣；而上海醫藥品種多、產(chǎn)品線(xiàn)復雜，因此奧爾菲的銷(xiāo)售額始終較為低迷，且慢慢已開(kāi)始退出市場(chǎng)?；诖?，東陽(yáng)光大力投入“可威”的臨床推廣，過(guò)去可威的銷(xiāo)售主要以招商代理為主，2012年之后東陽(yáng)光開(kāi)始自建學(xué)術(shù)團隊，加強醫生和患者的用藥教育。憑借著(zhù)自身銷(xiāo)售團隊，將“可威”打造成為公司的主力產(chǎn)品。

       4 價(jià)格優(yōu)勢顯著(zhù)

       從奧司他韋的中標數據可以看出，“可威”的中標價(jià)僅為“達菲”的60%，與“奧爾菲”中標價(jià)接近，而隨著(zhù)“奧爾菲”逐步放棄市場(chǎng)，“可威”憑著(zhù)價(jià)格優(yōu)勢，與“達菲”的價(jià)格競爭優(yōu)勢顯著(zhù)。綜上所述，東陽(yáng)光可威的競爭優(yōu)勢比較明顯。

       奧司他韋從1992年吉利德公司成立研發(fā)小組到1999年成功批準上市，研發(fā)歷程僅僅用了短短七年，這在近代新藥研發(fā)歷史上是非常罕見(jiàn)的，成為合理藥物設計的經(jīng)典案例。這也帶給了我們很多啟發(fā)：

       首先是研究藥物項目選擇方面，在找到一個(gè)突破口后，應果斷開(kāi)展研究，并高效合理地使用科研經(jīng)費，特別是在我國創(chuàng )新藥物研究經(jīng)費投入相對不足的情況下。其次奧司他韋的例子告訴我們， me-too、me-better藥物也是研發(fā)新藥的有效途徑之一。然后是在科技迅速發(fā)展的今天，藥物研發(fā)人員應該學(xué)會(huì )利用各種資源，特別是結構生物學(xué)和計算機輔助藥物設計技術(shù)，這樣既可以很好地節約科研成本，又能夠提高研發(fā)效率。最后是在藥物設計過(guò)程中，不僅要考慮化合物的活性，也應該注意藥物順從性，從患者的角度去考慮問(wèn)題，這將決定藥物的市場(chǎng)競爭力。

       致謝

       感謝吳興新老師和徐憶竹學(xué)姐為本篇推文撰寫(xiě)所提供的幫助和指導。

       關(guān)于筆者

       尋藥真理團

       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5組學(xué)生成員李雨婷、羊函昱、曾妍、張笛雅和劉強共同完成。

       他們朝氣蓬勃、他們斗志昂揚，他們腳踏實(shí)地學(xué)習新藥研發(fā)知識，他們堅信吾愛(ài)吾師吾更愛(ài)真理。

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

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

       參考文獻

       [1] He G,Massarella J,Ward P. Clinical pharmacokinetics of the prodrug oseltamivir and its active metabolite Ro 64-0802.[J]. Clinical pharmacokinetics,1999,37(6).

       [2] 袁兵,李潤峰,楊春光,張晟,張云輝,角建林,張榮平,夏雪山,楊子峰.奧司他韋在樹(shù)鼩體內的藥動(dòng)及藥效學(xué)應用研究[J].中國比較醫學(xué)雜志,2019,29(02):7-13.

       [3] Davies BE. Pharmacokinetics of oseltamivir: an oral antiviral for the treatment and prophylaxis of influenza in diverse populations. J Antimicrob Chemother. 2010;65 Suppl 2(Suppl 2):ii5-ii10. doi:10.1093/jacq015.