法匹拉韋治療新型冠狀病毒肺炎的可行性分析*

張競文，胡 欣，金鵬飛△

（1. 北京大學(xué)藥學(xué)院藥事管理與臨床藥學(xué)系，北京 100191； 2. 北京醫(yī)院藥學(xué)部·國家老年醫(yī)學(xué)中心·中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院老年醫(yī)學(xué)研究所·藥物臨床風(fēng)險(xiǎn)與個(gè)體化應(yīng)用評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100730）

2019 年12 月，由新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）感染導(dǎo)致的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）在我國武漢暴發(fā)，隨著疫情的蔓延，目前已傳播至全球超過70 個(gè)國家，且仍在不斷增長。我國乃至世界各地的研究團(tuán)隊(duì)都在致力于研究針對(duì)COVID-19 的有效治療方案。2020 年2 月15 日，以成人流感為主要適應(yīng)證的法匹拉韋（favipiravir）正式獲得國家藥品監(jiān)督管理局的有條件批準(zhǔn)上市[1]。作為首個(gè)在這次疫情期間批準(zhǔn)上市的抗病毒藥物，法匹拉韋引起了各界的高度關(guān)注，關(guān)于其治療COVID-19 的臨床試驗(yàn)也迅速在全國多家中心啟動(dòng)[1]。本研究中對(duì)法匹拉韋的作用機(jī)制及臨床應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，并對(duì)其治療COVID-19 的可行性進(jìn)行分析，為臨床的藥物治療提供參考。

1 法匹拉韋研發(fā)進(jìn)程及作用機(jī)制

1.1 研發(fā)進(jìn)程

法匹拉韋是核苷類廣譜抗病毒藥物，最早由日本富山化工制藥公司開發(fā)，2009 年被日本富士膠卷控股公司收購，2014 年3 月在日本批準(zhǔn)上市，用于治療新型和復(fù)發(fā)型流感[2]。研究表明，除流感病毒外，法匹拉韋對(duì)其他多種RNA 病毒如埃博拉病毒、布尼亞病毒等均有抑制作用[3]。2014 年，在抗擊埃博拉病毒疫情中，發(fā)現(xiàn)法匹拉韋在降低埃博拉病毒早期感染者死亡率方面有積極作用[4]。2020 年2 月15 日，法匹拉韋片在我國上市，獲批適應(yīng)證為治療成人新型或再次流行流感，僅限于其他抗流感病毒藥物治療無效或效果不佳時(shí)使用。法匹拉韋還獲得《藥物臨床試驗(yàn)批件》，開展以COVID-19 為適應(yīng)證的臨床試驗(yàn)，并允許臨床在現(xiàn)階段小范圍內(nèi)給藥治療COVID-19[1]。

1.2 抗病毒作用機(jī)理

法匹拉韋的化學(xué)式為C5H4FN3O2，相對(duì)分子質(zhì)量為157.10，化學(xué)名為6-氟-3-羥基吡嗪-2-甲酰胺[5]?？茖W(xué)家首先發(fā)現(xiàn)的是與法匹拉韋結(jié)構(gòu)類似的2 種吡嗪甲酰胺類似物—— T1105 和T1106，它們都具有抗病毒活性，但其極性較大，不易溶于水，成藥性差[6]，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造，制備成了成藥性更好的法匹拉韋。法匹拉韋及其衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)[7]見圖1。研究顯示，在病毒復(fù)制的各個(gè)階段，用法匹拉韋治療流感病毒感染的細(xì)胞均可明顯降低病毒滴度，但在病毒顆粒釋放階段卻無法發(fā)揮藥物作用[8-9]。可見，法匹拉韋是在病毒感染細(xì)胞的增殖階段通過阻斷病毒的復(fù)制中間體而發(fā)揮作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，法匹拉韋在病毒復(fù)制中“扮演”了嘌呤堿基的角色[10]，并分離鑒定出了具有生物活性的法匹拉韋核苷三磷酸化物—— 法匹拉韋RTP（favipiravir- ribofuranosyl-5′-triphosphate，favipiravir-RTP）。檢測(cè)病毒滴度后，可以確定除法匹拉韋RTP 外，其他形式的法匹拉韋均不能抑制流感病毒RNA 聚合酶的活性[11]。故確定法匹拉韋是一種前藥，本身沒有抗病毒活性，在體內(nèi)可被宿主細(xì)胞酶磷酸核糖基化生成具有生物活性的法匹拉韋RTP（見圖2），被當(dāng)作嘌呤摻入早期病毒RNA 中，或競爭性抑制病毒RNA 依賴的RNA 聚合酶[12]，阻斷RNA 的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，從而對(duì)病毒產(chǎn)生抑制作用。

圖1 法匹拉韋及其衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖2 法匹拉韋的活化過程

另有研究表明，法匹拉韋RTP 還可滲入病毒基因，通過誘發(fā)致命性的突變而發(fā)揮抗病毒作用[13]。在對(duì)許多種核蛋白克隆進(jìn)行序列分析后發(fā)現(xiàn)，發(fā)生突變的基因數(shù)量都明顯增長，核蛋白基因編碼信息也明顯改變，但不能分離出任何抗法匹拉韋的突變克隆。目前有研究者認(rèn)為，法匹拉韋的作用機(jī)制幾乎可以發(fā)生在任何不同種屬病毒感染的細(xì)胞中，從而發(fā)揮廣譜抗病毒功能[14]。

2 法匹拉韋臨床研究

2.1 抗甲型、乙型流感病毒

抗流感病毒經(jīng)典藥物如M2 離子通道抑制劑、神經(jīng)氨酸酶抑制劑等，均非直接作用于病毒復(fù)制，療效有限[15]。而法匹拉韋直接抑制病毒RNA 復(fù)制，目前已在我國與日本上市用于流感的治療[1]。在法匹拉韋抗流感病毒的體內(nèi)、體外試驗(yàn)中，TAKAHASHI 等[16]將法匹拉韋與奧司他韋的療效進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，法匹拉韋對(duì)甲型H1N1 流感病毒的抑制作用明顯優(yōu)于奧司他韋。在國際多中心Ⅲ期臨床試驗(yàn)中，以甲型、乙型成人流感患者作為研究對(duì)象，以奧司他韋作為對(duì)照，法匹拉韋組和奧司他韋組表現(xiàn)出相似的抗病毒療效[2]。在病毒滴度極大或病毒增殖速度過快時(shí)，法匹拉韋抗病毒的作用會(huì)降低。SMEE 等[17]在研究中建議，治療嚴(yán)重流感病毒感染時(shí)，法匹拉韋與神經(jīng)氨酸酶抑制劑聯(lián)用可保證治療效果。

2.2 抗其他致病性RNA 病毒

在抗埃博拉病毒的多個(gè)體外試驗(yàn)、動(dòng)物試驗(yàn)中，法匹拉韋都體現(xiàn)了良好的抗病毒作用。2015 年2 月公布的一項(xiàng)關(guān)于法匹拉韋治療埃博拉病毒感染者的多中心非隨機(jī)臨床試驗(yàn)中，法匹拉韋對(duì)聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）檢測(cè)為高度或中度病毒載量的患者療效較好[18]。沙粒病毒可導(dǎo)致無菌性腦炎、病毒性出血熱等嚴(yán)重疾病[19]。在沙粒病毒的體外試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組或利巴韋林組比較，法匹拉韋可更有效地抑制病毒滴度[20]。發(fā)熱伴血小板減少綜合征病毒（severe fever with thrombocytopenia syndrome virus，SFTSV）是常見的布尼亞病毒[15]，病死率較高，目前無特異性抗病毒藥物及預(yù)防性疫苗。HIDEKI 等[21]在體外試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，法匹拉韋的抗病毒作用明顯，且不影響細(xì)胞活性。此外，法匹拉韋對(duì)黃病毒、狂犬病毒也呈現(xiàn)了良好的抑制作用，但這些研究尚停留在體外試驗(yàn)和動(dòng)物試驗(yàn)階段。加強(qiáng)臨床研究，對(duì)于RNA 病毒的攻克有重大意義。

3 SARS -CoV -2 致病機(jī)制及臨床治療

3.1 致病機(jī)制

SARS -CoV -2 屬β 屬冠狀病毒，與蝙蝠體內(nèi)檢測(cè)到的β 冠狀病毒相似，是感染人類的冠狀病毒家族第7 個(gè)成員[22]。研究者將SARS -CoV -2 基因序列與已知感染人類的冠狀病毒進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其與嚴(yán)重急性呼吸綜合征（SARS）冠狀病毒（SARS-CoV）的同源性很高，相似性約為70%，與中東呼吸綜合征（MERS）冠狀病毒（MERS -CoV）的相似性約為40%[23]?；蛐蛄胁町愔饕陂_放閱讀框1a ／ b（open reading frame，ORF1a ／ b）和編碼S -蛋白的spike 基因上，這是冠狀病毒與宿主細(xì)胞作用的關(guān)鍵蛋白[23]。

冠狀病毒顆粒包含4 種主要的結(jié)構(gòu)蛋白，分別為纖突蛋白（spike，S）、囊膜蛋白（membrance，M）、小包膜蛋白（envelope，E）、核蛋白（nucleocapsid，N）[24]。病毒體與宿主細(xì)胞的初始附著是通過S 蛋白與其受體間的相互作用而開始的。與SARS -CoV 類似，SARS -CoV -2 通過S 蛋白與呼吸道上皮細(xì)胞表面的ACE2 受體結(jié)合，隨后病毒包膜蛋白與細(xì)胞膜融合而入侵人體，病毒將遺傳物質(zhì)釋放入細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而復(fù)制倍增，引起一系列病理改變。

3.2 臨床治療方案

因SARS-CoV-2 與SARS-CoV 同源性較高，當(dāng)前部分治療方案借鑒了SARS 期間的方案。目前對(duì)于COVID-19 尚無特異性抗病毒藥物，治療方案多以緩解癥狀、預(yù)防繼發(fā)感染、減少并發(fā)癥及器官功能支持為主。為了在短時(shí)間內(nèi)滿足臨床防治COVID-19 的迫切需求，國家衛(wèi)生健康委員會(huì)《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》[25]、北京協(xié)和醫(yī)院《北京協(xié)和醫(yī)院關(guān)于“新型冠狀病毒感染的肺炎”診療建議方案（V2.0）》[26]以及華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院《新型冠狀病毒肺炎診療快速指南》[27]等，均針對(duì)COVID-19 的藥物治療給出了意見，推薦的抗病毒藥物主要有α-干擾素、洛匹那韋／利托那韋、利巴韋林、硫酸氯喹、阿比多爾等，但均未提及法匹拉韋。2020 年2 月26 日，軍隊(duì)前方專家組《軍隊(duì)支援湖北醫(yī)療隊(duì)新型冠狀病毒感染疾病診療方案（試行第一版）》[28]首次推薦了法匹拉韋，其可行性值得探討。

4 法匹拉韋治療COVID-19 的可行性

4.1 臨床抗病毒應(yīng)用史

法匹拉韋雖在我國剛上市，但在日本已有數(shù)年抗流感病毒治療的歷史，療效確切，安全性好。至今，研究者們?nèi)栽诓粩嗤诰蚱鋵?duì)抗其他多種RNA 病毒的治療潛力，如埃博拉病毒、布尼亞病毒等。本次COVID -19疫情中，法匹拉韋亦被臨床專家用于小范圍同情給藥，在已開展的小規(guī)模初步臨床研究中呈現(xiàn)出了較好的結(jié)果[29]。

4.2 作用機(jī)制

冠狀病毒的復(fù)制周期包括侵入、復(fù)制、組裝與分泌等階段[30]。SARS-CoV-2 進(jìn)入宿主細(xì)胞后，病毒包膜與溶酶體膜融合后釋放RNA 至胞漿[31]，病毒將遺傳物質(zhì)以內(nèi)吞方式釋放至宿主細(xì)胞質(zhì)中，病毒RNA 聚合酶（RdRp）被合成[32]，該聚合酶識(shí)別冠狀病毒基因組正鏈RNA，并以其為模板合成負(fù)鏈RNA，生成的負(fù)鏈RNA進(jìn)一步復(fù)制，形成亞基因組小片段正鏈RNA 和正鏈基因組RNA。在胞漿內(nèi)，核糖體以亞基因組小片段正鏈RNA 為模板，翻譯生成前體蛋白。此后，核衣殼蛋白（N）與新合成的基因組RNA 結(jié)合而形成螺旋核衣殼，與其他結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)合而形成病毒顆粒。子代病毒由高爾基體轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜，并釋放至細(xì)胞外。理論上，對(duì)SARSCoV-2 生命周期任何環(huán)節(jié)予以干預(yù)都可阻斷病毒的感染過程，如抑制病毒復(fù)制過程（抑制RNA 聚合酶）或干預(yù)病毒蛋白成熟過程（蛋白酶抑制劑）等。法匹拉韋的作用靶點(diǎn)正是病毒RNA 依賴的RNA 聚合酶[12]，其在體內(nèi)活化后生成具有生物活性的法匹拉韋RTP，競爭性地抑制RNA 聚合酶，從根本上阻礙病毒RNA 鏈的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮抗病毒作用。

表1 國內(nèi)法匹拉韋抗新型冠狀肺炎的臨床試驗(yàn)

另外，因細(xì)胞中修復(fù)DNA 復(fù)制錯(cuò)誤的機(jī)制并不會(huì)修復(fù)病毒RNA，而冠狀病毒的基因組較長（3 萬個(gè)堿基），RNA 復(fù)制過程中易發(fā)生錯(cuò)誤，故易導(dǎo)致SARSCoV-2 出現(xiàn)變異性[33]。傳統(tǒng)抗病毒藥物對(duì)新發(fā)病毒往往不能起到及時(shí)、有效的治療效果，而廣譜抗病毒藥物可作用于多種病毒或同一種病毒的多種基因型[34]。法匹拉韋作為一種廣譜抗病毒藥物，很可能對(duì)SARSCoV-2 起到抑制作用。

4.3 臨床療效及安全性

中國科學(xué)院武漢病毒所和軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院毒物藥物研究所檢測(cè)了法匹拉韋體外抗SARS-CoV-2 的活性，其半數(shù)有效濃度為61.88 μmol／L，高于其體外抗流感病毒半數(shù)有效濃度（EC50：3 ～20 μmol／L）[35]。由于該藥之前對(duì)埃博拉病毒的抑制效果較好，仍值得進(jìn)一步研究，目前正在進(jìn)行治療SARS-CoV-2 的臨床試驗(yàn)。截至2020 年2 月25 日，中國臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心注冊(cè)的針對(duì)COVID-19 的臨床試驗(yàn)共有247 個(gè)，其中涉及法匹拉韋的研究已開展5 項(xiàng)（見表1）。深圳市第三人民醫(yī)院開展的法匹拉韋臨床研究中，試驗(yàn)組和對(duì)照組共入組80 例，法匹拉韋治療組的不良反應(yīng)明顯低于洛匹那韋／利托那韋（克力芝）組，且尚未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)，抗病毒療效也優(yōu)于克力芝組。但對(duì)于法匹拉韋治療COVID-19 療效的確認(rèn)，仍需更大樣本量、更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

從安全性方面看，日本開展的Ⅲ期臨床試驗(yàn)中，共有501 例進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)，觀察到臨床檢驗(yàn)閾值異常的不良反應(yīng)100 例（19.96%），主要不良反應(yīng)有血尿酸增加（24 例，4.79%）和腹瀉（24 例，4.79%）等[5]。一旦發(fā)生上述不良反應(yīng)，應(yīng)及時(shí)采取對(duì)癥治療措施。法匹拉韋應(yīng)用于COVID -19 的治療屬“老藥新用”，“老藥”相比于全新結(jié)構(gòu)藥物，其合成工藝成熟、安全性和藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)已知，可在很大程度上避免新藥研究的高失敗率[34]。

5 結(jié)語

面對(duì)COVID-19 的肆虐，特效新藥的研制無法一蹴而就，利用好現(xiàn)有藥物，有利于縮短研發(fā)時(shí)間、降低研發(fā)成本。法匹拉韋是首個(gè)在此次疫情期間批準(zhǔn)上市的抗新型冠狀病毒藥物，其適應(yīng)證為成人新型病毒或再次流行的流感。作為核苷類的廣譜抗病毒藥物，已有多個(gè)研究表明，法匹拉韋對(duì)多種RNA 病毒療效顯著，而且從理論上對(duì)SARS-CoV-2 也有作用。在已開展的針對(duì)COVID-19 的小規(guī)模臨床試驗(yàn)中，法匹拉韋顯示出了較好的療效和較低的不良反應(yīng)。法匹拉韋治療COVID-19 的作用有待更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)驗(yàn)證，但值得期待。