新型抗流感藥物baloxavir marboxil的研發

陶佳佳， 呂遷洲， 李曉宇， 戴佩芳， 葉巖榮， 沈 赟

復旦大學附屬中山醫院藥劑科，上海 200032

流行性感冒(簡稱流感)是由流感病毒引起的急性呼吸系統傳染病。據美國疾控中心和世界衛生組織統計，全球每年死于季節性流感的患者達65萬人[1]。1918年，由甲型H1N1導致的西班牙流感大流行導致全球范圍內約5千萬人死亡[2]。根據核蛋白抗原性的不同，流感病毒可分為甲、乙、丙三型。其中，甲型流感病毒常引起大流行，乙型和丙型流感病毒則引起散發。

目前，臨床上用于預防和治療流感的化學藥物主要有2類：一類是神經氨酸酶抑制劑(NAI)，如扎那米韋(zanamivir)和奧司他韋(oseltamivir)等；另一類是M2離子通道抑制劑，如金剛烷胺(amantadine)和金剛乙胺(rimantadine)等。后者由于出現了廣泛的病毒耐藥性，已經不被推薦在臨床使用。而NAI除了病毒耐藥性的問題外，對于出現癥狀48 h以上的流感患者以及高危患者，其有效性也有限[3-5]。由于合成技術的問題，目前世界上大多數國家的抗病毒藥物如奧司他韋等供應有限，如果出現對奧司他韋廣泛耐藥的病毒株，可能沒有替代治療方案。因此，研發全新的抗流感藥物，對解決目前一線抗病毒藥的耐藥性及有效性等問題具有重要意義[6]。流感病毒的生命周期較長，病毒蛋白和相關宿主細胞蛋白較多，為流感干預提供了多個靶點。目前已被發現或正在研究的病毒蛋白靶點包括血凝素(HA)、神經氨酸酶(NA)、核蛋白、非結構蛋白1(NS1)、M2質子通道和RNA依賴性RNA聚合酶[7]。

Baloxavir marboxil(商品名：Xofluza；研發代號：S-033188)是一種cap依賴型內切酶抑制劑，用于治療甲型和乙型流感病毒引起的流行性感冒[8-9]。與NAI阻止病毒從宿主細胞釋放不同的是，baloxavir marboxil能直接抑制病毒mRNA的合成，從而阻斷病毒增殖，目前全世界為數不多的能抑制流感病毒增殖的藥物[10-12]。2018年2月23日，baloxavir marboxil在日本獲批上市。相比于其他抗流感藥物，該藥最大的優勢在于只需要口服給藥1次，避免了因療程未完成而導致的病毒耐藥性問題。對于12歲及以上的患者，40 mg或80 mg口服給藥1次；對于12歲以下的患者，10 mg、20 mg或40 mg口服給藥1次，具體給藥量視體質量而定[8]。目前，該藥在美國進行的2項三期臨床試驗(普通流感、高危情形流感)已經完成[13]。

1 Baloxavir marboxil抗流感病毒作用機制

流感病毒RNA聚合酶是由PA、PB1和PB2亞基組成的異源三聚體，負責病毒在宿主細胞核內的復制和轉錄[14]。由于流感病毒蛋白質的合成依賴宿主細胞的翻譯系統，流感病毒mRNA需要具備可供宿主細胞識別的5’帽狀結構作為引物起始轉錄。流感病毒RNA聚合酶進入宿主細胞核后，其PB2亞基會找到宿主細胞的pre-mRNA，并與其5’末端結合；然后，RNA聚合酶中具有內切酶活性PA亞基會切割5’末端附近的10～13個核苷酸序列(cap-snatching)并與流感病毒vRNA結合，形成具有5’帽狀結構的流感病毒mRNA；流感病毒mRNA被轉運至宿主細胞質中，參與流感病毒蛋白質的合成[15-16]。cap-snatching是流感病毒復制過程中必不可少的環節，而目前在人類細胞中沒有發現與cap-snatching相似的過程。因此，理論上cap依賴的內切酶抑制劑可以特異性地阻斷流感病毒的增殖過程，同時不影響宿主細胞的生存。Baloxavir marboxil作為一種新型的cap依賴型內切酶抑制劑，通過抑制流感病毒RNA聚合酶的PA亞基內切酶活性，阻斷流感病毒的cap-snatching過程，從而發揮治療流感的作用[8, 17]。

2 Baloxavir marboxil藥代動力學研究

baloxavir marboxil(S-033188)被人體吸收后，會迅速代謝成為具有活性的S-033477。在一項隨機、雙盲試驗[18]中，健康的日本男性分別單次口服 6、20、40、60和80 mg baloxavir marboxil，每組6名受試者接受baloxavir marboxil、2名受試者服用安慰劑，結果說明，幾乎所有樣品中baloxavir marboxil的血漿峰值濃度低于檢測限，而試驗組中檢測到S-033447的暴露量與劑量呈線性關系。S-033447的半衰期為48.9～90.9 h。給藥量為6 mg/kg時，給藥后24 h，S-033447的平均血漿濃度為6.92 ng/mL，從尿液排出的平均時間為72 h[17]。

S-033447與流感病毒蛋白高度結合(結合率92.9%～93.9%)，并且具有相當大的表觀分布容積(494～655 L)[18]。S-033447主要由葡萄糖醛酸轉移酶1A3(UGT1A3)代謝為葡糖醛酸結合物，再由細胞色素P450 3A(CYP3A)代謝成亞砜。Omoto等[19]發現，處于禁食狀態的男性服用baloxavir marboxil(40 mg，帶有放射性標記)后，80%的藥物經糞便排泄，14.7%經尿液排泄，另外3.28%以其活性形式經尿液排出；進一步體外研究發現，baloxavir marboxil是CYP2B6、CYP2C8和CYP3A的底物，其代謝產物S-033447能以濃度依賴的方式抑制CYP2B6和CYP3A。另外，baloxavir marboxil在體外對P-糖蛋白(P-gp)有較弱的抑制作用[8]，但該作用在臨床上未被證實。

3 Baloxavir marboxil藥效學研究

有研究[17]選取了2006年至2014年從日本醫院收集到的甲型流感病毒株和乙型流感病毒株進行體外活性測試實驗。在空斑減數實驗中，S-033447對甲型流感病毒株的50%最大效應濃度EC50為0.20～0.99 nmol/L，對乙型流感病毒株的EC50為4.01～11.26 nmol/L，活性比法匹拉韋(favipiravir)至少高了3個數量級，且對NA H274Y突變株(奧司他韋耐藥株)也有明顯抑制作用。此外，S-033447與NAI具有協同抗病毒活性[13, 20-21]。

研究[20]還顯示，連續給予感染了甲型流感病毒(H7N9)的小鼠模型baloxavir marboxil(5、50 mg/kg, 每日2次)5 d后，小鼠全部存活，而空白組在7 d后全部死亡；同時，與奧司他韋(5、50 mg/kg, 每日2次, 5 d)相比，baloxavir marboxil能以劑量依賴性在24 h內降低病毒滴度，提高感染小鼠的生存時間以及生存質量；對于感染致死劑量的甲型流感病毒24～96 h的小鼠，baloxavir marboxil(0.5、1.5 mg/kg, 每日2次)與奧司他韋(10、50 mg/kg, 每日2次)聯合應用 5 d較單用奧司他韋能更明顯降低其死亡率。

日本一項納入12歲以下兒童的Ⅲ期臨床試驗對使用baloxavir marboxil之前和之后的病毒進行核苷酸序列分析，發現77例患者中有18例(均為甲型流感病毒感染患者)流感病毒聚合酶酸性蛋白區域中的I38氨基酸發生了突變[9]。另一項國際合作Ⅲ期臨床試驗比較了370例流感患者(包括成人和12歲及以上兒童)的核酸序列，在其中36例甲型流感病毒感染患者中觀察到了I38氨基酸突變，另1例甲型和乙型流感病毒雙重感染患者中2種病毒均發生了I38氨基酸突變；而且，在baloxavir marboxil給藥期間，病毒I38氨基酸突變的患者出現了短暫的病毒滴度上升[9]。

4 臨床試驗

Baloxavir marboxil的Ⅲ期臨床試驗[21]為以日本與美國為中心的全球多中心、隨機、雙盲、對照研究。受試者(不包括美洲印第安人以及阿拉斯加土著人)為12～64歲，共1 436例，篩選條件為：發熱(腋溫≥38.0 ℃)，至少出現1項一般癥狀(肌肉酸痛、疲乏、流鼻涕等)及1項呼吸系統癥狀(中度至重度)，癥狀出現時間≤48 h。將20～64歲患者以2∶2∶1隨機分組，分別單次口服baloxavir marboxil、安慰劑、75 mg奧司他韋(5 d)；將12～19歲患者以2∶1隨機分組，分別單次口服baloxavir marboxil、安慰劑。兩部分人群中， baloxavir marboxil組的癥狀緩解時間(TTAS)均短于安慰劑組(53.7 hvs80.2 h，P<0.000 1)。baloxavir marboxil組患者的病毒釋放時間為24 h，奧司他韋治療組患者為72 h(P<0.000 1)，安慰劑為96 h(P<0.000 1)。治療3 d(與奧司他韋比較)或5 d(與安慰劑相比)后，baloxavir marboxil組患者所有時間點(每48 h觀察1次)的病毒滴度和病毒RNA含量均降低。而且，baloxavir marboxil耐受性良好，總體不良事件的發生率低于奧司他韋。

5 不良反應

成人和12歲以上兒童一般對單劑量的baloxavir marboxil耐受性良好。臨床試驗表明，Baloxavir marboxil、安慰劑和奧司他韋的不良反應報告率分別為20.7%、24.6%、24.8%[8]；910例流感患者中，49例出現了不良反應，主要為腹瀉(12例，1.3%)，丙氨酸氨基轉移酶(ALT)升高(8例，0.9%)[9]。

6 總結與展望

Baloxavir marboxil作為一種cap依賴型內切酶抑制劑，能通過抑制病毒RNA聚合酶的核酸內切酶活性來阻止流感病毒復制，抑制流感病毒增殖。該藥可以在24 h內殺死流感病毒，但某些相應癥狀可能持續更長時間。宿主細胞內不具有這種蛋白酶，因此baloxavir marboxil理論上不對宿主細胞產生影響。Baloxavir marboxil除了抗病毒機制與奧司他韋不同外，還有只需口服用藥1次的優勢(奧司他韋需按每日2次連續服用5 d)。因此，該藥治療方案簡便，患者依從性好，降低了因療效未完成而導致的病毒耐藥性的問題。

流感作為全球性感染性疾病，每年約有20%的兒童和5%的成人患病，患者基數大，提示baloxavir marboxil具有非常好的市場潛力。1999至2017年，磷酸奧司他韋給羅氏帶來至少150億美元的收入，其中，在H1N1病毒流行的2009年，奧司他韋銷售額超過了30億美元。Baloxavir marboxil有望替代奧司他韋成為最暢銷的抗流感藥。此外，baloxavir marboxil的成功上市，以及RNA聚合酶活性中心PA亞基在流感病毒中高度保守、突變率低、耐藥性低的特點，提示PA亞基將成為有效的抗流感新靶點。

謹以此文紀念“西班牙流感”大流行100周年