徐实:人类与病毒缠斗不休,药物研发进展如何?

来源:观察者网

2020-08-21 07:51

徐实

徐实作者

资深生物制药专家

【导读】 近日,俄罗斯注册全球首支新冠疫苗的消息再次搅动了人们脆弱的心灵,差不多同时,由军科院军事医学研究院陈薇院士团队及康希诺生物联合申报的新冠疫苗(Ad5-nCoV疫苗)专利申请已被授予专利权,这是我国首个新冠疫苗专利。 对于已被新冠肺炎缠绕多半年之久的各国来说,实在是太急需新冠疫苗了。而对于整个人类发展来说,也是一部科学战胜病毒的历史。

【文/观察者网专栏作者 徐实】

病毒与宿主的进化总是相伴而生。人类基因组里面,其实有许多祖先遭受病毒感染留下的印迹。一些来源于病毒的DNA序列被整合进了人类基因组,在人类体内代代相传。由此可见,人类的进化史中从不缺少病毒的戏份,人类与病毒的斗争难免要持续下去。各种抗病毒药物就是斗争中所需的武器。

首先我们要谈谈,在什么情况下才需要使用抗病毒药物。其实,许多病毒虽然会引发疾病,但是并不需要使用抗病毒药物。因为这些病毒不能造成对人体的持久感染,而且症状也不严重,人体自身免疫力完全可以战胜它们。典型例子就是腮腺炎。

人如果感染了腮腺炎病毒,免疫系统几天内就会反应过来。接下来,免疫系统会牢记病毒的特征,促使一部分B淋巴细胞分化为浆细胞。浆细胞的职能就是大量生产能够阻止病毒感染细胞的抗体——也就是中和抗体。中和抗体的产生是标志性事件,此后人体会在一周至几周内彻底清除病毒。

这类短期的病毒感染在医学上叫做自限性疾病,绝大多数病人都会自行痊愈。常见的病毒引起的自限性疾病,还包括风疹、甲型肝炎、腺病毒感染、鼻病毒感冒等等。临床上对于这类自限性疾病的治疗,主要是控制症状、让病人别太遭罪。等到免疫系统发挥作用之后,自限性疾病终究会痊愈。

需要使用抗病毒药物的疾病,大致分为以下两类:

1- 某些病毒虽不能造成持久感染,但会在短期内引发严重的症状;

2- 某些病毒能够造成持久的慢性感染,免疫系统难以自动清除病毒。

能够引发严重的症状的病毒,最常见的莫过于流感病毒——每年入冬后直至来年春天,流感病毒都会放倒一大批人。流感病毒感染会造成高烧不退,甚至影响呼吸系统功能。许多身体原本就不好的老年人不幸感染流感之后,健康状况雪上加霜,没挺过去就悲剧了。例如,2009年底爆发的H1N1流感,至2010年3月中旬,共造成5900万美国人感染,26万5千人入院,12000人死亡【1】。这时就需要抗病毒药物前来救急。

例如,奥司他韦(Oseltamivir)和扎那米韦(zanamivir)是常用于治疗流感的抗病毒药物。它的作用机理是抑制神经氨酸酶的活性,从而阻止流感病毒从已感染的细胞中释放出来。如果流感病毒不能被释放出来、感染新的细胞,也就无法实现后续扩增。打一个比较形象的比方,免疫系统抗击流感病毒的过程,就像是两支军队在交战。金刚烷胺起到的作用就是抑制流感病毒大军的动员能力,为免疫系统完成动员赢得更多时间。显而易见,对于免疫系统来说,对付几千万个病毒,总比对付几十亿个病毒要容易得多。

COVID-19新冠病毒比流感病毒还要强悍得多。虽然多数病人也能靠自身免疫力最终战胜病毒,但是疫情波及的多个国家的实际情况并不乐观,病死率多在2%以上,而且重症病人很容易造成医疗系统超负荷运转。瑞德西韦等抗病毒药物被立即投入临床试验,实属江湖救急、事急从权的性质。

3月7日,美国纽约曼哈顿一家药店内贴着口罩限量销售的告示。图自新华社。

能够造成持久的慢性感染的病毒,整体来说更加阴险。免疫系统会自动识别并排斥进入人体的外源物质。能够构成慢性感染的病毒,其实都会对免疫系统构成一定影响。例如,臭名昭著的获得性免疫缺陷病毒(HIV),采取的手段是绑架和摧毁免疫系统中的T淋巴细胞,使得免疫系统逐渐失效,被感染者由此患上了艾滋病,最后被各种入侵的病原体一齐索命。

又如乙型肝炎病毒(HBV),会诱导那些特异性识别HBV的T淋巴细胞走向凋亡。这等于把免疫系统的哨兵干掉了,使得免疫系统对横行霸道的HBV“视而不见”、长期无法产生能够清除病毒的中和抗体。丙型肝炎病毒(HCV)同样会使免疫系统产生耐受效应,并不积极出力清除病毒。

既然免疫系统已经无法有效地对抗造成慢性感染的病毒,那就只好请抗病毒药物出马打破僵局。从作用机理来看,对抗慢性病毒感染的药物可以大致分为以下几类:免疫调节剂,病毒复制抑制剂,治疗性疫苗。

免疫调节剂是较早应用于临床的抗病毒药物。严格来说,免疫调节剂并非针对某种病毒的特效药物;其作用机理是增强免疫系统的活跃程度,使得免疫系统能够更积极地识别病毒、产生对病毒的特异性免疫。例如,胸腺肽、干扰素(IFN-α)能够短期增强病人的免疫力,都曾被用于病毒性肝炎的治疗。

然而,免疫调节剂的疗效得一分为二地来看:有真实的抗病毒疗效,但疗效确实有限。如前所述,免疫调节剂并非直接针对病毒的特效药,而是通过激活免疫系统间接发挥作用。人体的免疫系统极度消耗能量和资源——试想一下,假如让你连续发烧2个星期,你会不会虚弱不堪?免疫调节剂强行激活整个免疫系统,带来的不良反应较多,例如发热、疲乏、肌痛、头痛等流感样症状,甚至轻度骨髓抑制。这些不良反应反过来限制了免疫调节剂的长期应用。例如,用干扰素治疗丙型肝炎,往往因为严重不良反应导致半途而废,最终治愈率不超过10%。显然,人们需要更好的抗病毒药物。

于是,病毒复制抑制剂登场了。这类药物在近30年内迅速发展起来,为医疗工作者提供了许多强大的武器。在造成感染的过程中,病毒需要在人体细胞中完成复制、组装出新的病毒释放出去。一般来说,病毒基因组会至少包含2部分基因:

一部分负责编码与病毒遗传物质复制相关的蛋白质(酶)。

另一部分负责编码构成病毒衣壳所需的结构性蛋白。

打个形象的比方,病毒好比包子,结构性蛋白如同包子皮,包裹在里面的遗传物质就像包子馅。病毒完成复制就好比包包子的过程,包子馅和包子皮缺一不可。反过来说,如果中断了包子馅或者包子皮的供货,这包子也就包不成了。病毒复制抑制剂的作用机理正在于此。

国内使用最为广泛的治疗乙型肝炎的药物恩替卡韦,就是在“包子馅”上做文章。恩替卡韦属于核苷酸类逆转录酶抑制剂(NRTIs)。乙肝病毒HBV复制过程中的重要一步,是以前基因组RNA为模版,由逆转录酶产生负链DNA,而前基因组则被降解消失。恩替卡韦抑制病毒的逆转录酶,也就中断了病毒遗传物质DNA“包子馅”的供货,阻止了病毒复制。

乙肝病毒HBV以DNA作为遗传物质,而丙肝病毒HCV以RNA作为遗传物质,“包子馅”的内容有很大区别。用于治疗丙型肝炎的药物索非布韦,在人体内转化为活性形式后,能够抑制RNA聚合酶活性,阻断病毒RNA遗传物质的合成,同样是在“包子馅”上做文章。

也有些病毒复制抑制剂是在“包子皮”上做文章。例如,GLS4是广东东阳光药业有限公司正在研发的药物,它可以干扰结构性蛋白组装为乙肝病毒HBV衣壳。该药物在IIa期临床实验中显示出较好的抗病毒效价,现在正处于后续研发阶段,以确定最为适用的病人群体。

与免疫调节剂相比,病毒复制抑制剂已经带来了疗效的飞跃——不仅大大减少了不良反应,而且对病毒的作用可谓立竿见影。例如,第三代治疗丙型肝炎的药物伊柯鲁沙(Epclusa),有效成分为索非布韦400mg+维帕他韦100mg,可以在12周的疗程内治愈99%的丙型肝炎病人。然而,对于某些特别顽固的病毒,病毒复制抑制剂也没法做到“药到病除”。例如,乙肝病毒HBV会将其DNA序列整合到肝细胞的基因组内,获得性免疫缺陷病毒HIV会以记忆T细胞作为其庇护所。病毒复制抑制剂无法根除这些“藏身有术”的顽固病毒,只能在体内对他们形成“高压态势”,所以病人必须终生服药。由此可见,人们仍然需要更好的抗病毒药物。

下一代抗病毒药物,当属治疗性疫苗。治疗性疫苗的路数是打破病毒引起的免疫耐受,激活人体免疫系统。免疫调节剂是以非特异的方式激活免疫系统,而治疗性疫苗则不同,它只会引导免疫系统特异性地与特定的病原体作斗争。打一个比较形象的比方,免疫系统就像公安系统,而治疗性疫苗就像国际刑警组织,多次通报通缉犯的特征,包括身高、相貌、口音、步态等等,督促免疫系统尽快缉拿通缉犯。免疫系统先前没抓到通缉犯,因为找不到方向,现在知道了通缉犯的特征,按图索骥就方便多了。

治疗性疫苗属于最前沿的技术。许多相关药物还在研发过程中。进展相对顺利的,当属Inovio制药公司用于清除人类乳头状瘤病毒(HPV)的治疗性疫苗。HPV是女性宫颈癌的诱因,世界范围内约有2.91亿女性慢性感染者【3】。Inovio的治疗性疫苗针对HPV女性慢性感染者,以消除宫颈上皮异位为临床指标。到目前为止,临床试验进展顺利,以进入关键的3期临床试验,检验在大样本群体中的疗效。与此同时,在抗病毒药物领域有丰富经验的吉利德科学(Gilead Science),正在测试旨在根除乙肝病毒HBV慢性感染的治疗性疫苗。中国国内也有多个HBV治疗性疫苗的研发项目正在推进。按照2015年的估计,世界范围内约有2.57亿人遭受HBV慢性感染。HBV治疗性疫苗一旦研发成功,必然带来极大的公共卫生效益,让我们拭目以待。

人类文明的进步呈加速度发展。仅仅在半个世纪的时间里,抗病毒药物就呈现出一代更比一代强的迅猛发展。希望在不久的将来,人类能够彻底征服各种能够造成慢性感染的病毒,用科学的力量取得全胜。

参考文献

【1】维基百科

https://en.m.wikipedia.org/wiki/2009_flu_pandemic_in_the_United_States

【2】医诺医学:http://wap.ulabmed.com/content-134-5075-1.html

【3】https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6390310/#Sec4title

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责任编辑:吴立群
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