“魔高一尺,道高一丈”——与病毒斗争是医药学家永恒追寻的课题

日期:2020-02-25    作者:张石革       分享 :

纵观人类的历史就是一部悲壮与病毒的博弈史,在自然界中,人与动、植物共同组成生物链,其中,包括微生物(可致感染疾病的又称病原微生物,含有细菌、病毒、衣原体、支原体、螺旋体、立克次体、寄生虫等)。在共存和繁衍中不断地与病原微生物进行着不懈地斗争,不断地研制和发现新的抗生素、抗病毒药和化学治疗药,可谓“魔高一尺,道高一丈”。同时,病原微生物在不断地更新或变异,耐药菌(毒)株和变异毒株不断地在出现。因此,与病原微生物的斗争是医药学家永恒探索和追寻的课题。远至天花、鼠疫、登革热、脊髓灰白质炎等;近有非典型肺炎(SARS)、埃博拉出血热(EBHF)、中东呼吸综合征(MERS)和新型冠状病毒感染肺炎(NCP)。




病毒为何经常发生变异?



在哺乳动物的世界中,至少有32万种病毒(包括我们所熟悉的狂犬病毒、艾滋病毒、天花病毒、西班牙流感病毒等),大小为20~30nm,是一群体积微小,结构简单,以核酸为中心和以蛋白质为外壳,没有细胞结构的颗粒,不能独立生存,在宿主细胞内寄生(细胞有相应的受体)的微生物,具有遗传性和变异性,其变异速度之快在于:

(1)病毒没有细胞,在感染的宿主细胞内进行复制,借助于物种的细胞加工遗传物质而繁衍病毒。从病毒感染宿主细胞到子代病毒从细胞中释放为一繁殖周期。包括病毒体吸附于宿主细胞膜上的受体,继之穿入细胞,在胞内脱去蛋白质外壳,释放出感染性核酸,并进行生物合成(包括核酸的复制、转录与蛋白质合成),最后合成的核酸与蛋白质装配成子代病毒颗粒,并被细胞释放,再感染到新的细胞。

(2)病毒的种类太多,没有细胞壁和胞膜,共同性极缺,药物攻击的靶位极少,难以寻找出广谱的抗病毒药。

(3)流感病毒A、B两型外部的糖蛋白层含有血凝素(H)和神经氨酸酶(N),极易发生抗原变异,包括H1N1、H3N2、H5N1、H7N9等亚型,变异速度非常之快,远远高于新药研发的速度。

(4)病毒感染后的症状(发热、咳嗽、炎症、肺纤维化、出血等)多滞后于病毒颗粒的复制峰期,给药多延迟于临床症状出现之后。此外,多数抗病毒药抗病毒谱窄小,疗效有限,往往对宿主细胞亦具有一定毒性。

  病毒一般耐冷不耐热,有些病毒如流感病毒、腮腺炎病毒或麻疹病毒等,在室温中仅能生活数小时,但有些病毒如肝炎病毒和肠道病毒群抵抗力较强,在自然界能生存数日至数月。大多数病毒(肝炎病毒除外)不耐热,加热60℃30min即被灭活,但对低温抵抗力强,在-20℃以下低温冰箱中可保存数月。    一般病毒对高锰酸钾、过氧化氢、漂白粉、氯、碘化物等氧化物以及75%乙醇十分敏感,乙醚、氯仿和胆汁等脂溶剂能破坏大多数具有类脂成分的有包膜病毒。过氧乙酸对肝炎病毒的杀灭作用强大,酚类化合物仅对少数病毒有效,抗生素对病毒均无抑制作用。


抗病毒药可选择哪些作用靶位?




病毒较之细菌狡猾、顽固、结构独特、难于对付,临床能抑制病毒的脱壳、阻碍病毒生物合成(抑制胸腺嘧啶核苷合成酶、蛋白酶、神经酰胺酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶及蛋白质的合成等)的药物称为抗病毒药。导致人类致病性病毒达160多种以上,分为DNA病毒和RNA病毒两大类。依据对人类引起疾病的流行病学和临床特点将病毒分为呼吸道病毒、肠道病毒、血液病毒、肝炎病毒、痘类病毒或疱疹病毒等。近年来,根据病毒核酸基因组又分为含有DNA或含有RNA的病毒。



临床常用抗病毒药约有几十种,主要分为:(1)广谱抗病毒药(利巴韦林、干扰素)。(2)抗流感病毒药(金刚烷胺、金刚乙胺、奥司他韦、扎那米韦等)。(3)抗疱疹病毒药(阿昔洛韦、伐昔洛韦、喷昔洛韦、更昔洛韦、西多福韦、膦甲酸钠、阿糖腺苷等)。(4)抗肝炎病毒(HBV、HCV、HDV)药(拉米夫定、阿德福韦、恩替卡韦、奥毕他韦、帕利瑞韦、达萨布韦、索非布韦、维帕他韦、雷迪帕韦、依巴司韦、格佐普韦、司美普韦)。(5)抗艾滋病毒(HIV)药(齐多夫定、拉米夫定、扎西他宾、奈韦拉平、沙奎那韦、利托那韦等)。



抗病毒药的作用机制或靶位主要有:(1)与病毒竞争被感染细胞表面的受体,阻止病毒的吸附,如肝素或带阴电荷的多糖。(2)阻碍病毒穿入或脱壳,如金刚烷胺能抑制流感病毒的脱壳而预防流感。(3)阻碍病毒生物合成,如碘苷抑制胸腺嘧啶核苷合成酶。(4)影响DNA的合成;阿糖腺苷、阿糖胞苷干扰DNA聚合酶,阻碍DNA的合成;吗啉双胍对病毒增殖周期各个阶段几乎均有抑制作用(主要是阻抑RNA聚合酶的活性及蛋白质的合成);膦甲酸钠可逆性、非竞争性阻断病毒DNA多聚酶的焦磷酸结合点,抑制焦磷酸从三磷酸脱氧核苷上裂解出来,从而抑制病毒的核酸合成;西多福韦可作为病毒DNA多聚酶的底物而抑制病毒DNA的合成。(5)抑制病毒神经酰胺酶、奥司他韦、扎那米韦对流感病毒A和B的神经酰胺酶具有很强的选择性抑制作用,可抑制病毒从感染细胞的释放,阻止病毒在呼吸道扩散。(6)干扰素与细胞内特异性受体结合,进行影响相关基因,导致抗病毒蛋白的合成。其对病毒穿透细胞膜过程、脱壳、mRNA合成、蛋白翻译后修饰、病毒颗粒组装和释放均可产生抑制作用;同时,干扰素能激活宿主细胞的某些酶,降解病毒的RNA,抑制蛋白的合成,翻译和装配。(7)阿德福韦可竞争性抑制病毒DNA多聚酶和逆转录酶。(8)阿昔洛韦可被由病毒基因编码的酶(如胸苷激酶)磷酸化,该磷酸化合物为病毒DNA聚合酶的底物,二者结合后就可发挥抑制酶的作用,因而可阻止病毒DNA的合成。(9)抑制核苷类逆转录酶,与逆转录酶有较高的亲和力,减慢或抑制受感染细胞中HIV的DNA复制。药品有齐夫多定、司他夫定、地丹诺辛、扎西他宾、拉米夫定。(10)抑制蛋白酶,抑制HIV病毒复制所必须的酶,包括沙奎那韦、利托那韦、英地那韦、奈非那韦、阿波卡韦和阿普那韦。



部分中药饮片和中成药具有清热败毒、扶正养阴等功效,可减轻脓毒症症状。






瑞德西韦是个啥药?



抗冠状病毒药瑞德西韦由美国吉利德公司(Gilead)研制,尚未在任何国家上市。最初研究是为了对抗埃博拉病毒和马儿堡病毒,后来,研究者发现,瑞德西韦(Remdesivir)是一种核酸类似物的前药,可抑制依赖RNA的RNA合成酶(RdRp),切断了病毒的复制途径,而抑制病毒复制。在体外试验和动物模型中,显示抗冠状病毒MERS和SARS病毒的活性,但鉴于冠状病毒里同样有RdRp。因此,有望其对冠状病毒也进行抑制和对抗。迄今为止,瑞德西尾尚未在任何一个国家上市,也就是说,没有毒性、不良反应的资料,没有经验。药品的安全性(尤其是儿童、老年人、妊娠及哺乳期妇女应用)、有效性等资料需要在临床中验证。



2020年2月6日,国家新药审评中心“特事特办”,迅速批准瑞德西韦临床试验申请,在北京中日友好医院开展3期临床研究,预计在4月27日结束。但须注意近期、远期的、人种和种族差异、不可逆的不良反应和后果。就像人类采用转基因粮食一样,一切都是未知数。



新药研发为何需要慎之又慎?



药品的研发就是寻找“真实的世界”,通常经过课题筛选、动物试验、基础试验(药理学、毒理学、药动学、稳定性等研究)、人体临床试验(分为1、2、3期)等几个阶段(部分新药可能需再作4期临床或PMS),一般情况下,需要10~15年的时间。期盼在短期内应急而研究出一个有效的新药,几乎是“天方夜谭”。即将进行的有关瑞德西韦疗效的两项3期临床研究,一项是针对308例住院成人的轻中度新冠肺炎患者;另一项纳入453例住院成人的重度新冠肺炎患者,均采用随机、双盲、安慰剂对照的方法。



研究的核心是对照,分别设立用药组(首日静脉滴注瑞德西韦200mg,以后100mg/d,连续9d)或对照组(安慰剂用法同样,连续9d)。另一个就是对照,没有对照组,就如同设有镜子,设有对比,更设有信任。排除不了自愈、人为、随意性的干扰。双盲就是主治医生、患者均不得知所用的是药品,还是安慰剂?只有研究数据(发热、咳嗽、呼吸频率、血氧饱和度、死亡数)出来,由统计学家来“揭盲”。借以排除医生或制药企业的主观意识,避免夸大或隐瞒,以求得最大的真实性。



体外试验≠体内试验?



体外试验绝不等同于体内试验,两者不能混为一谈,偷换概念。所谓体外(in vitro)试验拉丁文把它称为“玻璃”, 意指进行或发生于试管内的实验与实验技术。则指在活生物体之外的环境中操作,通常选择试管、烧杯、培养皿、离体器官或组织、细胞或蛋白,体外实验相比体内实验利用整个生物体进行实验,可实现物种特异性,方法简单方便、手段可控、干扰性小。常见于化合物、动植物提取物、中药单体的研究数据,如MIC50、MIC90、MBC50、MBC90、ED50、LD50、IC50等。体内试验(in vivo)系指在动物(鼠类、哺乳动物、知情同意的人体)及以上水平进行的研究。区别是反馈调节涉及的系统不同,体内试验由全身系统调控,体外试验仅受所选系统调控。因此,在体外试验中证实有效的大多数候选药(抗菌、抗病毒、抗肿瘤等)在体内证明无效,因为与药物受到影响组织的递送相关的问题,对于最初体外实验研究中,并未表现出对生物体主要毒性。原因在于:(1)两者的环境不一。(2)生物体或人体内有各种屏障,包括细胞屏障、胃肠酸屏障、血-脑屏障、血-胎盘屏障等。(3)人体有生物利用度,包括吸收、分布、代谢和排泄等4个转运过程。(4)安全性,LD50、LD50/ED50安全指数能否被人体接受?(5)稳定性,人体内有数千种酶(肝细胞色素酶、非细胞色素酶系统)、免疫系统(B、T细胞)、排异系统,对异物是否能接受?(6)基因多态性、人种、性别的差异。如一种活菌制剂,服后先经过胃酸屏障(pH1.5),活菌几被杀灭99%,再经小肠碱屏障(pH11.2),活菌所剩无几。综上所述,体外的抗菌、抗病毒、抗肿瘤等活性研究绝非可在体内轻易应用,必须在体内或临床研究中来证实。




为何要重视新药的近期、远期毒性?



纵观全球药品不良反应/事件史,回顾和反思,药品真正属性是治病救人的,不是用以杀人致残的。但不合理用药、不严谨的研制新药、滥用药会走向药品属性的反面,改变药品的属性,带来惨痛的血肉教训,其危害甚至超越原发疾病。



众所周知,药品均有双重性,即有疗效又有毒性(近期、远期)或不良反应,必须权衡利弊。药品的毒性或不良反应存在着普遍性、特异性、长期性或滞后性,药品在上市前临床研究受到多种因素制约(样本量、年龄、病种、时间、经费等),只有上市后在大样本的人群中应用才逐渐被发现。有一个量变过程,短则数月,长则数年,甚至隔代。例如解热药非那西丁于1887年上市,直至1959年才证实其有严重血液毒性(肾病>2000人,死亡500多例),对其实施管制已在1974年,间隔87年之久。



替马沙星属于第三代氟喹诺酮类抗菌药物,由美国雅培公司研发,1991年10月在瑞典首先上市,1992年在英国上市,1992年2月经美国FDA批准。但仅仅过了15周后,发现其可致过敏反应、溶血性贫血(95例)、肾衰竭、尖端扭转型室性心律失常(25例)、心电图ST段延长、血糖异常等(统称替马沙星综合征)。迫使雅培公司在1992年6月宣布,在世界范围内撤售。



1938年,英国Dodds公司合成了第一个非动物雌激素-己烯雌酚,在1940~1970年为保胎和治疗不孕症而广泛应用,仅在美国即有近1000万例妊娠期妇女服用。1966年美国波士顿市妇科医院在短时间内诊断8例患阴道癌14~21岁的少女,比同世纪以来报道总数还多,其他医院陆续也在5年间报道91例8~25岁少女阴道癌,其中49例明确母亲在妊娠期为保胎服用过己烯雌酚,发现己烯雌酚可致子代女性阴道癌的危险比空白组增加132倍,时间经历60年,总数>300人。1971年禁用于妊娠期妇女,说明药品的毒性有隔代性。



此外,第四代氟喹诺酮类抗菌药加替沙星导致血糖异常而被撤市、抗震颤麻痹药培高利特致心脏瓣膜病也被淘汰、血管紧张素转换酶抑制剂可致畸胎受到黑框警告、含钆造影剂导致肾源性纤维化和皮肤纤维化。此种案例举不胜举,说明两个道理,一是“质量源于设计”,对药品的研发、生产、流通、临床应用、保管等全程应进行缜密的监控;二是对新药的研制慎之又慎,且勿忽略了对药品安全性的监察。



再者,遗传因素、酶学、人类种族和个体差异对新药有着重大的影响。近期研究表明,人类基因组中大约平均每300个碱基对中就有1个发生变异(变异型、突变型)。人类基因组中30亿碱基对中存在着大量的变异体(基因多态性), 这些变异体与药物作用、疗效、毒性和不良反应密切相关。



此外,新药在人体内的代谢物、分解物、制剂中溶剂、助剂以及联合用药也会产生莫名其妙或意想不到的毒性或不良反应,也须格外小心。



向广大奋战在疫情一线

的白衣战士们致敬!






作者介绍                    张石革

北京大学第四临床医学院,北京积水潭医院主任药师(教授),毕业于北京医科大学。负责新药研发与评价、临床药学、药物治疗学。

现任职于国家卫生计生委(原卫生部)《中国国家处方集》《全国合理用药监测》办公室核心组专家;国家人社部考试中心国家执业药师资格考试大纲和命题专家;国家食品药品监督管理总局执业药师资格认证中心专家,国家食品药品监督管理总局药师培训专家;卫生计生委《中国药房》杂志常务编委;卫生计生委《中国医院用药评价与分析》杂志副主编以及《中国医药导刊》杂志、《中国执业药师》杂志、《中国全科医学》杂志、《中国现代医药学》杂志等10余杂志常务编委等。

在从事医院工作历程中,曾先后发表医药学术论文442篇(第一作者),主编学术专著(第一主编)33部。如《新药临床药理与应用手册》《性传播疾病的诊断与药物治疗学》《老年病诊断与药物治疗学》《抗感染药物临床应用指南》《药学监护》《代谢综合征药物治疗学》《药品不良反应的防范与救治》等;协助编著(第二主编或编委)学术著作15部,如《中国国家处方集》《中国非处方药-用药手册 》《国家新药新制剂总览》《骨质疏松临床治疗学》《当代神经与精神科用药选择》《梅毒病学》等。先后获得国家科技进步二等奖1项,北京市、天津市科技成果奖或科技进步奖7项。1987~1990年赴法国学习,2008年赴英国考察。2013年赴美国考察。

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