瑞德西韋與α-干擾素聯用治療新型冠狀病毒肺炎的可行性分析*

田成，向明

(華中科技大學同濟醫學院藥學院生物藥學系，武漢 430030)

2020年1月27日，美國遵循同情用藥(compassionate use)的原則，用瑞德西韋(remdesivir)治療美國首例新型冠狀病毒肺炎(WHO命名為COVID-19)重癥患者。次日，患者的臨床癥狀得到明顯改善[1]。體外實驗表明瑞德西韋可有效抑制新型冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)的感染[2]。盡管氯喹、達蘆那韋、阿比多爾和洛匹那韋/利托那韋等藥物在體外實驗中也顯示對SARS-CoV-2具有抑制作用[2]，但均無任何臨床數據證明氯喹和達蘆那韋具有改善COVID-19的作用。此外，最近一篇報道回顧性分析2020年1月20日—2月6日上海市公共衛生臨床中心收治134例COVID-19患者的臨床資料，發現洛匹那韋/利托那韋和阿比多爾并未改善患者臨床癥狀和加快病毒清除，反而增加不良反應[3]。因此，瑞德西韋可能是目前最具潛力的治療COVID-19的抗病毒藥。

由于多數COVID-19患者免疫功能降低，推測提高機體抗病毒免疫力或可有效增強抗病毒藥對SARS-CoV-2的抑制作用。廣東1例COVID-19女性患者在聯合干擾素吸入治療后，胸部CT顯示患者的癥狀明顯好轉[4]。2003年嚴重急性呼吸綜合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)治療方案和最新版《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》均提及免疫增強劑α-干擾素(interferon α，IFN-α)與抗病毒藥的聯合使用[5-6]。因此，推測瑞德西韋和IFN-α聯合使用或可有效治療COVID-19。筆者在本文從流行病學、病毒學以及藥理學方面詳細分析兩藥聯合治療COVID-19的理論基礎。

1 COVID-19現狀與病毒特征

1.2SARS-CoV-2病毒的特征 SARS-CoV-2屬于嵌套病毒目、冠狀病毒科、β冠狀病毒屬[1，11]。冠狀病毒(coronavirus，CoV)是最大的一種正鏈RNA病毒，直徑約為125 nm，基因組長度為26～32 kb，至少包括刺突、包膜、膜、核衣殼蛋白4種主要結構蛋白[12]。冠狀病毒包括4個屬：α、β、γ和δ冠狀病毒。目前已確認7種可引起人類疾病的冠狀病毒：HCoV-NL63、HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-HKU1、SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2，前2種屬于α冠狀病毒屬，后5種屬于β冠狀病毒屬。研究對SARS-CoV-2的基因組序列進行了生物信息學分析，發現其與SARS-CoV和MERS- CoV分別具有約80%和50%的核苷酸同一性[13-14]。比較SARS-CoV-2與SARS-CoV的核衣殼蛋白和刺突蛋白的氨基酸序列，結果顯示分別具有約90%和75%的氨基酸同一性。

2 瑞德西韋

2.1瑞德西韋的發現和藥理作用 瑞德西韋是1'-氰基取代的腺苷核苷酸類似物前體藥物，是吉利德(Gilead)公司針對埃博拉(Ebola)病毒篩選設計的一種抗病毒藥，結構見圖1。為抑制埃博拉病毒，吉利德公司篩選約1000個核苷類似物，并通過一系列結構優化，最終設計合成瑞德西韋[15-16]。瑞德西韋中氨基酸酯結構有助于其滲透到細胞中，促進其吸收[16]。瑞德西韋在感染細胞內經分解、磷酸化為三磷酸類似物后發揮抗病毒作用[17]。

除抗埃博拉病毒外，瑞德西韋還被發現具有抗SARS-CoV、MERS-CoV、小鼠肝炎病毒、尼帕(Nipah)病毒等多種病毒的作用[18-21]。Sheahan團隊發現瑞德西韋在體外可明顯抑制SARS-CoV和MERS-CoV在人肺氣道上皮細胞HAE內復制[21]；在SARS-CoV感染小鼠以及MERS-CoV感染小鼠和恒河猴中，瑞德西韋預防性和治療性給藥均明顯改善肺功能、減少肺病毒載量和減輕肺部損傷[20-22]。體外實驗表明，瑞德西韋抗MERS-CoV活性優于洛匹那韋和利托那韋[20]。

圖1 瑞德西韋結構式

2.2瑞德西韋用于COVID-19的可行性分析 COVID-19與SARS和MERS的癥狀和病理特征十分相似[9]，對三者病原體的基因組序列進行比對，發現三者具有一定同源性，尤其是SARS-CoV-2與SARS-CoV[13-14]。由于瑞德西韋具有抑制包括SARS-CoV和MERS-CoV在內的多種冠狀病毒的作用，并改善SARS-CoV和MERS-CoV感染動物的肺部癥狀和減少肺部病毒載量[18-22]。因此推測瑞德西韋或可用于COVID-19的治療。

2020年1月，美國出現首例COVID-19患者。該患者在出現癥狀(咳嗽、發燒)4 d后住院，在住院第2～5天給予對乙酰氨基酚、布洛芬和愈創甘油醚治療。住院第5天晚上患者癥狀加重，第6天給予萬古霉素和頭孢吡肟治療，但并無好轉。住院第7天晚上醫生遵循同情用藥的原則，靜脈注射尚處于研究階段的抗埃博拉病毒藥瑞德西韋，并停用萬古霉素，第8天停用頭孢吡肟。住院第8天，患者各項臨床癥狀均得到明顯改善[1]。隨后，武漢病毒學研究所進行體外實驗，發現瑞德西韋在體外可顯著抑制SARS-COV-2。在此實驗中，瑞德西韋對感染SARS-COV-2的Vero E6細胞的半數效應濃度(EC50)為0.77 μmol·L-1，半數細胞毒性濃度(CC50)大于100 μmol·L-1，選擇性系數(SI)大于129.87[2]。

瑞德西韋作為一種核苷類似物，可通過延遲的鏈終止機制抑制多種病毒[17，23-24]。瑞德西韋可被RNA依賴的RNA聚合酶(RdRp)識別，滲入病毒基因組的合成，阻止磷酸二酯鍵形成，進而終止RNA鏈的合成，抑制病毒復制。除了與三磷酸腺苷(ATP)競爭RdRp，瑞德西韋還可抑制發揮校正作用的核糖核酸外切酶，阻斷病毒的復制，進而發揮抑制病毒的作用[18，25]。瑞德西韋結構上1'-氰基可使其選擇性地作用于病毒RdRp，因此可抑制病毒復制，但對人RNA合成無明顯影響[17，26]。盡管缺乏針對COVID-19的動物實驗和臨床試驗數據，但上述研究仍表明瑞德西韋具有治療COVID-19的強大潛力。瑞德西韋用于埃博拉病毒感染治療的Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗已完成，未發現其有明顯不良反應[26]。瑞德西韋目前已進入COVID-19治療的Ⅲ期臨床試驗，但尚無文獻報道。

3 α-干擾素

3.1干擾素 干擾素(interferon，IFN)是哺乳動物宿主抵抗病原體過程中分泌的一種細胞因子，具有抗病毒、免疫調節、抗菌、抗腫瘤等多方面作用[27-30]。目前已知人體產生的干擾素共有13種，可分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型3類[31]。Ⅰ型干擾素[主要包括IFN-α、β干擾素(IFN-β)]也被稱為“病毒干擾素”，主要由先天性免疫細胞分泌，具有廣譜抗病毒作用。Ⅱ型干擾素(IFN-γ)，也被稱為“免疫干擾素”，主要由活化的T細胞和自然殺傷(NK)細胞分泌，具有免疫調節作用。Ⅲ型干擾素(IFN-λ)，主要由上皮細胞分泌，具有免疫調節和抗病毒作用[32]。

3.2IFN-α的作用及機制 IFN-α對RNA病毒和DNA病毒都有抑制作用，但并不直接殺傷或抑制病毒[27]。其抗病毒的作用機制主要包括：(1)IFN-α通過與細胞表面的干擾素受體結合，激活細胞內多條信號通路，促進細胞合成分泌的黏病毒抗性蛋白MxA、2'，5'-腺苷酸激酶等多種抗病毒蛋白(antivirual protein，AVP)，AVP通過抑制病毒基因和蛋白合成、阻止病毒組裝和釋放等多條途徑發揮抗病毒作用[33-36]。(2)IFN-α可激活多種先天性免疫細胞，增強機體的免疫功能，進而發揮抗病毒作用。例如：①促進樹突狀細胞表面和功能激活，進而促進T細胞的激活，增強細胞免疫，抑制病毒[37-38]；②募集單核細胞，并促進其向巨噬細胞分化[39]；③募集NK細胞，并促進后者分泌Ⅰ型干擾素，形成正反饋，進而增強NK細胞的抗感染作用[40]；④促進B細胞增殖，增強體液免疫，產生抗體中和病毒[41]。

除了具有抗病毒功能，IFN-α還可抑制導致組織病理損傷的炎性免疫應答[28]。DUERR等[42]證實IFN-α可抑制固有淋巴細胞分泌2型細胞因子，進而改善2型細胞因子增多導致的組織損傷。多項研究表明IFN-α可通過抑制病毒感染時上皮細胞分泌的CXCL1和CXCL2，抑制中性粒細胞募集至感染部位[39，43-44]，進而抑制炎性組織損傷。因此，IFN-α既可抑制病毒復制，也可改善病毒感染所致的炎性癥狀。

除上述功能外，IFN-α還被發現具有抗腫瘤作用，且重組IFN-α2已被美國食品藥品管理局(FDA)批準用于癌癥的免疫治療[45-47]。

3.3IFN-α用于COVID-19的可行性分析 IFN-α已被證明對MERS和SARS均有改善作用。動物實驗和臨床數據都表明IFN-α與利巴韋林聯用可有效抑制MERS-CoV的復制、改善MERS癥狀和臨床結局[48-49]。IFN-α也被證明可抑制SARS-CoV，改善患者癥狀[50-52]。在糖皮質激素的基礎上，加用IFN-α1可以恢復SARS患者氧飽和度水平和血清中肌酸激酶與乳酸脫氫酶水平(血清中乳酸脫氫酶和肌酸激酶水平升高提示肺實質損傷，并與預后不良有關)，改善肺部損傷[52]。由于SARS-COV-2與MERS-CoV和SARS-CoV均屬于β屬冠狀病毒，而IFN-α具有廣譜抗病毒作用，此外還可抑制感染部位的炎癥反應[34-44]，因此，預測IFN-α可有效抑制SARS-COV-2，并改善感染患者的癥狀。這一預測被最近的循證醫學報道所證明[31]，該篇報道表明皮下注射IFN-α的早期使用可有效改善COVID-19患者癥狀。

4 瑞德西韋與IFN-α聯用治療COVID-19分析

病毒攻擊引起全身性炎癥反應，進而導致“細胞因子風暴”，是COVID-19致死或組織嚴重損傷的重要原因。減輕COVID-19造成的不良后果主要分為兩個階段：①在發展為重癥之前，以抗病毒治療為主，及時控制患者體內的SARS-COV-2，防止疾病發展為重癥；②當患者為重癥或危重癥時，以控制炎癥反應為主，輔以抗病毒治療，減輕“細胞因子風暴”所致損傷。

瑞德西韋是一種靶向病毒的廣譜抗病毒藥，而IFN-α是一種提高宿主抗病毒免疫力的廣譜抗病毒藥，二者通過不同的作用機制發揮抗病毒作用，聯合使用可能提高抗病毒療效。IFN-α抑制病毒感染部位的炎癥反應，有效改善病毒性肺炎的癥狀，減輕肺部損傷。而瑞德西韋只具有抗病毒作用，不具備抗炎作用。因此，二者聯合使用，既可抑制病毒復制，也可改善患者的肺部炎癥。

對于COVID-19輕型或普通型患者，IFN-α與抗病毒藥瑞德西韋聯用可發揮更強的抗病毒效應，在短期內迅速控制病毒感染，抑制疾病進一步發展為重癥甚至危重癥，減輕疾病不良后果。兩藥聯用還可顯著縮短病程，減少瑞德西韋的使用，進而減輕可能的藥物不良反應。對于COVID-19重癥和危重癥患者，需要使用糖皮質激素抑制肺部炎癥，減輕肺部損傷。但糖皮質激素可抑制機體免疫功能、延緩病毒的清除[53]，導致骨壞死等不良反應[54]。IFN-α則可能減輕糖皮質激素造成的抗病毒免疫力降低和激素過度使用所致的不良反應。

根據瑞德西韋的藥動學研究，快速靜脈滴注可有效提高細胞內瑞德西韋活性代謝產物GS-443902水平。GS-443902在外周血單個核細胞內的半衰期超過35 h，提示每日單次給予瑞德西韋[26]。鑒于暫無報道介紹瑞德西韋治療冠狀病毒感染疾病的臨床用藥劑量，筆者依據瑞德西韋用于埃博拉病毒感染疾病的Ⅱ期臨床試驗中的劑量[55]。為迅速提高細胞內GS-443902水平以及瑞德西韋的效應，可選擇快速靜脈滴注(30 min內)，每日單次給藥，首劑加倍(成人200 mg)，次日開始接受維持劑量(成人每次100 mg)?；凇缎滦凸跔畈《痉窝自\療方案(試行第七版)》，COVID-19患者每日2次霧化吸入IFN-α(成人每次500萬U)[6]。對于普通型COVID-19患者，瑞德西韋與IFN-α可根據患者情況適當減量，但用藥頻次不變；對于重癥型與危重癥型COVID-19患者，瑞德西韋與IFN-α均應足量，并在此基礎上根據患者情況加用糖皮質激素。

5 討論

COVID-19發病迅速，傳染性強。盡管《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》根據臨床經驗和前期研究給出推薦治療藥物，并顯示一定療效，但存在較多不良反應[3，6]。例如，洛匹那韋/利托那韋可導致肝功能損傷、腹瀉等不良反應；利巴韋林可導致變態反應、消化道和血液系統不良反應，不良反應發生率超過10%[56-57]。因此需要探索療效更好、副作用更少的藥物。由于新藥研發通常需要長達數年的研究，耗時耗力，無法解決當下問題。因此，需要對現有藥物進行篩選以及根據已有研究和臨床數據選擇更合適的抗病毒藥。

前期研究表明瑞德西韋作為一種靶向病毒的抗病毒藥，體外具有抑制SARS-COV-2的作用[2]。IFN-α可顯著提高機體的抗病毒免疫，并抑制感染部位的炎癥。二者聯合用于COVID-19的治療具有多重優勢。第一，可增強抗病毒療效，早期用藥可抑制疾病發展；第二，可縮短疾病病程，減少瑞德西韋的使用，減輕不良反應；第三，IFN-α可抑制感染部位炎癥，改善肺部癥狀；第四，減少重癥患者糖皮質激素的使用量，減輕其引起所造成的不良反應。本文從理論上對瑞德西韋與IFN-α聯合治療COVID-19的可行性進行分析，為COVID-19的臨床用藥提供理論依據。