环状氨基酸的形成(研究揭示环孢霉素合成机理及生物学功能)

科普作家Bethany Halford在博客上详细讲述了辉瑞的重磅COVID-19口服抗病毒药Paxlovid的开发过程，这个发现过程是个精彩绝伦的科学故事。

我一直对抗病毒小分子充满兴趣，所以我十分关注这些药物的开发，并一直在微博上报道。我之前讲过开发历经十几年的HIV重磅抗病毒药—HIV衣壳抑制剂GS-6207的发现过程。而这里的高活性抗病毒药Paxlovid的开发，只用了不到两年。其开发过程可以说是抗病毒小分子药物研发的另一个典范。我虽然对药物化学很感兴趣，但毕竟不是药化出身，希望学药化的同行指正。

Paxlovid可将COVID-19住院或死亡的风险降低88%，并且这是目前唯一可以降低病毒载量的小分子抗病毒药。随着高度传染性Omicron突变株导致COVID-19病例在世界范围内激增，医生们希望Paxlovid能成为一些患者的生命防线。上个月底FDA授权了Paxlovid的紧急使用（EUA），联邦政府立刻购买了2000万个疗程的药物。辉瑞宣布计划在今年进行1.2亿个疗程的生产，并寻求FDA的全部通过。

这个药物开发的故事开始于2020年3月13日，辉瑞美国麻省剑桥分布的英国裔药物化学家Dafydd Owen被要求在家上班（WFH），那时辉瑞关闭了大量办公室和实验室，并要求员工在家上班。而Owen的经理让他在家筹划开发抗病毒小分子，以应对疫情。Owen作为资深的药物化学家从英国剑桥大学获得有机合成博士学位，并在辉瑞公司工作了22年。11年前他移居美国，进入辉瑞的麻省剑桥分部。他擅长药物化学最经典的药物，酪氨酸激酶药物的高通量筛选（HTS）及开发。酪氨酸激酶靶点药物的开发，是药物化学领域最经典的开发案例，Janet Rowley发现慢性粒细胞白血病患者有异位形成的费城染色体表达酪氨酸激酶，瑞士诺华公司的靶向酪氨酸激酶的药物格列卫（Gleevec，imatinib）的开发故事被传颂了几十年

在这里之所以要谈格列卫，是因为开发抗病毒和开发抗肿瘤小分子药物具有共性，就是药物往往针对病毒和肿瘤的异常的酶结构，根据酶分子的构象设计和筛选药物。Owen之前没有开发过抗病毒药，对从头开发一种抗病毒药毫无头绪，但是他的酶化学及HTS经验赋予了他独特的创新视角。在周末疯狂补习抗病毒药物开发的同时，辉瑞公司决定优先开发SARS-CoV-2的主要蛋白酶3CL（Mpro）。

3CL的主要功能是切割病毒的复制酶replicase多蛋白pro-protein，经3CL切割后的replicase才具有功能。辉瑞之所以选择该靶点进行开发，主要是因为在2002-2003年非典疫情中，辉瑞开始开发SARS抗病毒药PF-00835231，PF-00835231的靶点是SARS-CoV的蛋白酶。PF-00835231始终没有进行临床试验，因为PF-00835231临床前开发时，SARS疫情已经结束。

PF-00835231是一个药物化学中的多肽类小分子药物，其富含氢键，具有极性表面，无法被肠道吸收，因此要将其改造成为口服SARS-CoV-2药物需要进行一系列化学修饰。这便是Owen团队面临的最大挑战。Owen最终于2020年4月重返实验室，在之后的13个月，他在家里设置了临时办公室，主要设计和讨论如何使PF-00835231及其抗病毒衍生物获得口服特性，其中一个策略是消除氢键供体，Owen团队由此运用了系统化学修饰，逐一消除氢键供体，再检测消除氢键后的每一个化合物的功能。该团队从PF-00835231中消除的第一个氢键供体是α-羟甲基酮。该位点与3CL中的半胱氨酸发生共价反应，因此药化专家推断他们可以将其替换为不是氢键供体的不同反应基团。他们选择了两个系列的化合物：一个具有苯并噻唑-2-基酮作为反应基团，另一个含有腈的反应基团。 直到药物活性实验接近尾声，化学家才在两者之间进行选择。

另一个重要的氢键供体位于PF-00835231的亮氨酸部分。Owen团队决定用可以消除N-H健的环状氨基酸替换该部分。为了实现类亮氨酸结合，该基序还具有一个带有两个甲基的稠合环丙基环。计算机辅助药物设计表明该结构将插入酶结合位点。而幸好这种设计有个先例：先灵葆雅曾在丙型肝炎（HCV）抗病毒药物boceprevir中使用过它。

这个化学修饰实际上是该工作最关键的部分。Owen评价说环化是有机合成中的大决战，它直接这个药物设计的成败，因为一旦分子环化后，化学修饰无法再改变分子构象。事实证明，这一设计是成功的，但代价是消除氢键后，该分子与蛋白酶口袋中的甘氨酸结合减弱，造成了药物活性的降低。为了恢复与甘氨酸的相互作用，研究团队将PF-00835231的吲哚进行了各种置换尝试，包括甲磺酰胺、乙酰胺和三氟乙酰胺。 这三个分子看起来很相似，但只有三氟乙酰胺的置换产物能被肠道吸收。

#第二批鼓励仿制药品目录公布#不得不说，这是一个好消息。因为包含阿福特罗、奥贝胆酸在内的这17种药品，是由国家相关主管部门组织专家遴选论证产生，而且是国内专利即将到期但尚未提出注册申请、临床供应短缺或竞争不充分的药品。鼓励措施为：仿制相关药品可获得临床试验、关键共性技术研究、优先审评审批等方面支持。

这17种药物的基本情况如下：

阿福特罗是一种长效β2受体激动剂，用于治疗慢性阻塞性肺病（COPD）。

糠酸氟替卡松维兰特罗中糠酸氟替卡松（FF）是一种吸入性糖皮质激素（ICS），维兰特罗（VI）是一种长效β2受体激动剂（LABA），用于18岁及以上的成人哮喘患者。

氟替美维为复方制剂，其活性成份为糠酸氟替卡松、乌美溴铵和三苯乙酸维兰特罗。适用于慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的维持治疗，每日一次使用。

氯维地平为抗高血压药，用于降低不宜口服治疗或口服治疗无效的高血压。

奥贝胆酸是20年来首个研发用于治疗胆汁淤积性肝病的药物，针对熊去氧胆酸没有充分应答或不能耐受的患者。

普卡那肽(plecanatide)由美国Synergy制药公司研发,是尿鸟苷蛋白 (uroguanylin)的类似物,含有16个氨基酸的环状多肽,具有促尿钠排泄的鸟苷酸环化酶受体激动药的作用,能调节胃肠道中的酸碱离子,诱导液体转运进入胃肠道,增加胃肠道的蠕动,适用于治疗成人慢性特发性便秘。

米拉贝隆（Mirabegron）用于膀胱过度活动症的选择性β3-肾上腺素能受体激动剂。

噁拉戈利是一种GnRH受体拮抗剂，通过与脑垂体中的GnRH受体竞争性结合来抑制内源性GnRH信号传导。适用于治疗与子宫内膜异位症相关的中度至重度疼痛。

依利格鲁司他最初由密歇根大学开发，健赞取得了许可权，是一种强效、高度特异性神经酰胺类似物抑制剂。适用于肝脏药物代谢酶细胞色素P4502D6（CYP2D6）代谢基因型为弱代谢、中等代谢及快代谢的1型戈谢病成人患者的长期治疗，不适用于经基因检测（CYP2D6）证实对Cerdelga代谢更快或代谢速度不确定的少数患者，是戈谢病治疗的一线口服药物。

玛莫瑞林应该是一种诊断性药，未查到其他详细数据。

艾司利卡西平是S（+）-利卡西平的前药，是现有抗癫痫药物奥卡西平（Trileptal）的活性代谢物。用于癫痫部分发作的附加治疗。

吡仑帕奈是一种非竞争性α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸酯（AMPA）受体拮抗剂。超过55个国家（包括澳大利亚，北美，欧洲，亚洲和俄罗斯）的12岁或12岁以上的患者中，吡仑帕奈已被批准为伴发或无继发性全身性癫痫的局灶性癫痫的辅助治疗。在北美，欧洲，亚洲和俄罗斯，吡仑帕奈还被批准作为辅助疗法用于12岁以上患者的原发性全身性强直性阵挛（PGTC）癫痫发作。

布瓦西坦是第二代SV2A配体，与抗癫痫药物左乙拉西坦为类似物。用于治疗16岁及以上部分发作型的癫痫患者，辅助治疗伴随或不伴随继发全身性发作。2017年9月15日，优时比（UCB）公司宣布，FDA已经批准了BRIVIACT（布瓦西坦）的补充新药申请（sNDA），该药物将可以作为16岁以上癫痫患者局部（局灶性）发作（POS）的单一疗法。

去甲文拉法辛用于治疗严重抑郁症。

他司美琼是一种褪黑素受体激动剂。在美国和欧盟Hetlioz已获得批准用于完全失明患者治疗非24小时睡醒周期障碍。

他喷他多适应症为需长期使用阿片类镇痛药物治疗的疼痛。

卡巴他赛是Sanofi-aventis公司研发的前列腺癌的二线药物，是一种化学半合成紫杉烷类小分子化合物。

可以看出，这17种药品涉及原发性胆汁性肝硬化、癫痫、便秘等众多适应证，包括缓释片、口服溶液剂、口服混悬剂等多种剂型。有3种治疗慢性呼吸系统疾病的吸入剂型药物被纳入《目录》。

希望能让更多人受益！