Paxlovid治療新型冠狀病毒肺炎

孔怡德 朱浩翔 虞惟恩 李發紅 韓佳佳 郭藝飛 張繼明

復旦大學附屬華山醫院感染科 上海市傳染病與生物安全應急響應重點實驗室 國家傳染病醫學中心,上海市 200040

2022年是全球新型冠狀病毒肺炎(Coronavirus disease 2019,COVID-19)大流行的第三年,其病原體是一種新的Sarbecovirus亞屬的β冠狀病毒——新型冠狀病毒(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-COV-2)[1]。隨著全球COVID-19感染者數量的激增,新的預防和治療新型冠狀病毒肺炎的疫苗和藥物也不斷進入臨床[2]。包括核酸疫苗、病毒載體疫苗和全病毒疫苗在內的多種COVID-19疫苗在真實世界的研究中顯現出良好的保護效力[3]。然而,不斷出現的SARS-COV-2變異株不僅降低了疫苗接種所提供的保護,還大大減少了部分中和單克隆抗體的治療作用[4],因此開發療效穩定的特效藥物刻不容緩。

輝瑞公司藥物化學家Dafydd Owen研發的口服抗新型冠狀病毒藥物帕羅韋德(奈瑪特韋片/利托那韋片,Paxlovid)臨床試驗的結果給了我們極大的希望[5]:在未接種COVID-19疫苗且具有較高住院風險的新型冠狀病毒肺炎確診患者中,癥狀出現3d內接受Paxlovid治療可以使COVID-19相關住院或任何原因死亡的風險較安慰劑組降低89.1%。該項Ⅱ/Ⅲ期EPIC-HR試驗的中期分析共納入1 361名輕中度COVID-19患者,分析結果獲得了全球臨床實踐指南的認可[6-7]。2021年12月,Paxlovid獲得美國食品和藥品管理局(FDA)的緊急使用授權,用于治療12歲以上,體重超過40kg的具有高危風險的輕型和普通型COVID-19患者。雖然這項分析顯示該藥藥效具有壓倒性優勢,使得Paxlovid在美國、中國和全球其他國家迅速上市,但真實世界的臨床研究數據才是客觀評價一款新藥的最佳依據。本文將從藥物研發過程、分子式、作用機制、抗病毒活性、藥代動力學、藥物相互作用、臨床試驗及真實世界臨床數據等方面,對Paxlovid進行客觀的歸納和評述。

1 藥物研發過程

Paxlovid由300mg奈瑪特韋片和100mg利托那韋組成,其中奈瑪特韋是SARS-COV-2主蛋白酶(Main proteinase,Mpro/3CLpro)抑制劑;利托那韋則通過抑制肝臟內的主要藥物代謝酶CYP3A4,從而延長奈瑪特韋在體內的半衰期[8]。早在2002年,輝端研發的小分子新藥——PF-00835231即被鑒定為SARS-COV-1 Mpro的強效抑制劑,分子分析顯示,SARS-COV-1和SARS-COV-2的Mpro分子96%的氨基酸相同,100%的藥物結合位點相同。PF-00835231在SARS-COV-2 USA-WA1/2020毒株中的24h EC50為0.221μM,低于瑞德西韋的EC50(0.442μM)[9]。

由于PF-00835231的胃腸道滲透性、溶解性較差,加上藥物轉運蛋白P-糖蛋白(P-gp)和乳腺癌抗性蛋白(BCRP )的外排作用,PF-00835231在猴子中的口服生物利用度為2%[10-11],半衰期僅2h。PF-00835231有5個氫鍵,影響了藥物在消化道內的吸收。輝瑞公司用丁腈取代α羥甲基酮,再用一種環狀氨基酸代替原先的亮氨酸,使得氫鍵的數目減少了2個[5];再使用三氟乙酰胺替換原有的吲哚基,以增加其與Mpro結合位點的谷氨酰胺的結合能力[5],最終得到了抗病毒效力相當且口服生物利用度高的PF-07321332(奈瑪特韋/nirmatrelvir)[5,12-13],分子式為C23H32F3N5O4。

2 藥物作用機制

Mpro是冠狀病毒家族高度保守的一種非結構蛋白(NSP5),在SARS-COV-2的生命周期中也起著至關重要的作用[14]。SARS-COV-2借助刺突蛋白與細胞融合受體結合進入宿主細胞,隨后迅速開始翻譯病毒蛋白。冠狀病毒的基因組編碼至少29種蛋白質,包括16種非結構蛋白(NSP),4種結構蛋白和9種輔助蛋白。開放讀碼框1 (ORF1)又稱為復制基因,由開放讀碼框1a(ORF1a)和開放讀碼框1b (ORF1b)編碼的2種多重蛋白的切割產物——NSP1～16,具有翻譯、復制和免疫逃逸功能[15]。16種NSP協作以完成病毒隨后的基因組復制、結構蛋白和輔助蛋白翻譯的過程[15]。多重蛋白質的切割必須借助2種病毒編碼的半胱氨酸蛋白酶的水解作用,以形成對SARS-COV-2復制和翻譯至關重要的NSP1～16。PLpro(木瓜樣蛋白酶)和Mpro分別切割形成NSP1～3和NSP4～16;如果使用酶抑制劑,則可以完全阻斷病毒復制[16]。除此之外,Mpro沒有人類同源物,它是理想的抗病毒靶標[14,17]。

奈瑪特韋是一種肽衍生分子,能與Mpro特異性結合。軌跡分析試驗顯示,藥物的吡咯烷基首先插入蛋白酶谷氨酸殘基(Glu166)和谷氨酰胺殘基(Gln189)之間的空間中,然后整個PF-07321332完全插入SARS-CoV-2 Mpro的結合口袋[18]。并通過一系列質子轉移和親核取代反應,實現了對Mpro的抑制作用。利托那韋主要是細胞色素P450 3A4酶(CYP3A4)和細胞色素P450 2D6酶(CYP2D6)的底物和抑制劑[19],通過抑制奈瑪特韋的代謝,用以增強奈瑪特韋的抗病毒作用,延長其半衰期。

3 抗病毒活性

奈瑪特韋與主蛋白酶活性位點結合,可逆性地抑制主蛋白酶的活性。在Vero E6細胞中,奈瑪特韋抑制SARS-CoV-2復制的半最大效應濃度(Concentration for 50% of maximal effect,EC50)為74.5nM,EC90為155nM;在人腺癌來源的肺泡基底上皮細胞中, EC50為77.9nM ,EC90為215nM[12]。動物實驗方面,以600或2 000mg/(kg·d)劑量的奈瑪特韋治療感染的新型冠狀病毒小鼠, 在有效降低SARS-CoV-2 MA10小鼠的肺部病毒載量的同時,也減輕了血管周圍組織以及支氣管和細支氣管上皮的炎癥反應。和對照組小鼠體重減輕10%的情況相比,實驗組動物體重并無明顯下降[12]。奈瑪特韋針對不同毒株間的EC50最大波動值<2.5倍,說明藥物抗病毒活性保持穩定。

4 藥代動力學

奈瑪特韋單藥在大鼠中的口服生物利用度為50%[12]。奈瑪特韋300mg與利托那韋100mg復合給藥時,健康受試者血藥濃度達峰的中位時間分別為3.00h和3.98h。利托那韋的血漿蛋白結合率(BRPP)為98%～99%,在血漿中遠比奈瑪特韋更加穩定,后者的BRPP為69%[20]。奈瑪特韋在人體內主要經腎臟排泄,使用定量氟核磁共振波譜法測得47.0%和33.7%的奈瑪特韋在5d內以原型分子形式從尿液和糞便中被排出[21];利托那韋主要通過肝膽系統消除。奈瑪特韋和利托那韋的平均終末半衰期(血藥濃度達到分布平衡后下降50%所需的時間)為6.1h,而對于輕度腎功能不全的患者,奈瑪特韋血漿濃度—時間曲線下面積相較于健康受試者高出24%[20]。

5 藥物相互作用

20世紀40年代人類發現的第一個藥代動力學增強劑——丙磺舒通過抑制青霉素的代謝酶來增加后者在體內的濃度;之后,20世紀90年代又證明利托那韋可顯著增加多種HIV蛋白酶抑制劑的血漿濃度。利托那韋是有效的CYP3A4、CYP2D6和P-糖蛋白(P-gp)的抑制劑,細胞色素P450同工酶(CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9、CYP2C19等)和尿苷二磷酸葡醛酸轉移酶(UGT)的誘導劑,常用作藥代動力學增強劑。與奈瑪特韋合用時,利托那韋對肝臟藥物代謝酶的抑制作用需要在停藥后72h才能消退[22]。即使Paxlovid的療程僅為5d,與其他藥物如主要由CYP3A4代謝、經P-gp吸收或治療指數狹窄的藥物如環孢素、他克莫司、他汀類藥物、鈣通道阻滯劑及華法林等合用時,也可能引起顯著的藥物—藥物相互作用(DDI)[23-24]。臨床醫生在開具處方時,既要警惕潛在的 DDI危險因素,也不能高估DDI發生的可能性[23],及時減用、停用或換用基礎疾病藥物或者更換COVID-19治療方案。

6 臨床試驗

由輝瑞公司發起的臨床試驗——EPIC-HR和暴露后人群蛋白酶抑制劑保護效果的評估 (Evaluation of Protease Inhibition for COVID-19 in Post-Exposure Prophylaxis,EPIC-PEP),分別于2021年12月14日和2022年4月29日發布了研究結果,且于2022年6月15日宣布標準風險患者群體蛋白酶抑制劑療效評估(Evaluation of Protease Inhibition for COVID-19 in standard-Risk Patients,EPIC-SR)提前終止。

6.1 EPIC-HR EPIC-HR(NCT04960202)是一項Ⅱ/Ⅲ期雙盲隨機對照臨床試驗,納入的2 246名COVID-19感染者均未接種疫苗且接受院外治療,經評估具有高度住院風險。受試者被隨機分成試驗組(1 120名)和對照組(1 126名),分別接受Paxlovid或者安慰劑,1次/12h,療程持續5d。在癥狀出現3d內接受Paxlovid治療的患者中,到第28天時Paxlovid組的COVID-19相關住院或死亡發生率比安慰劑組低6.32%,差異具有統計學意義,相對風險降低89.1%[7]。而在癥狀出現5d內入組的2 085名患者中,Paxlovid組8名患者(0.77%)和安慰劑組66名患者(6.31%)在28d內因COVID-19住院或死亡(P<0.001),相對風險降低87.8%,顯示出巨大的臨床潛力[24]。Paxlovid組與安慰劑組相比,主要的不良反應為味覺障礙(5.6%VS 0.3%)和腹瀉(3.1%VS 1.6%)。

6.2 EPIC-PEP 隨后開展的EPIC-PEP試驗表明Paxlovid用于預防SARS-COV-2暴露史的人群罹患COVID-19的效果遠低于預期,與安慰劑相比,接受Paxlovid治療5d或10d沒有顯著降低受試者接觸SARS-COV-2后的COVID-19感染風險。

6.3 EPIC-SR 在50歲以上已接種COVID-19疫苗的標準風險人群(至少具有一個進展為重癥COVID-19的危險因素)中,Paxlovid治療未能顯著降低患者住院或死亡的風險(0.83%VS 1.94%), 原因可能在于已注射COVID-19疫苗的患者即便不治療,住院和死亡的風險也遠低于未注射疫苗且有高度住院風險因素者,因此Paxlovid不能顯著改善輕癥或者中癥患者發展為重癥或死亡。

7 真實世界臨床數據

為了應對新冠大流行的嚴峻挑戰,一系列新藥的臨床前試驗、臨床試驗周期被大幅縮短,藥物療效可能缺乏長足的觀察,上市后潛在的藥物不良反應也可能陸續被報道。作為獲得FDA的緊急使用授權不久的新藥,Paxlovid的真實世界臨床數據有限,文獻報道了兩項規模較大的觀察性研究和若干SARS-COV-2復陽的病例報告。

7.1 觀察性研究 一項研究收集了美國加利福尼亞州綜合醫療保健系統2021年12月31日—2022年5月26日期間的全部健康記錄,選擇了年齡≥12歲、確診COVID-19且開具Paxlovid處方的受試者5 287位,中位年齡為61歲。其中72.5%的受試者接種過三劑及以上的COVID-19疫苗,7.8%未接種過COVID-19疫苗。在藥物開具后5～15d,共發生6例(0.11%)住院病例和39例(0.74%) 急診病例,在受試者中占比<1%,住院患者中有2名死亡。研究者認為即便是在當前流行的優勢株發生改變的情況下,使用Paxlovid仍可以有效保護COVID-19患者免于疾病進展相關的住院或死亡事件。

一項美國馬薩諸塞州和新罕布什爾州的回顧性觀察性研究,調取了2022年1—5月州醫療保健系統電子健康記錄,納入了30 322名符合條件的50歲以上的COVID-19患者,其中優勢毒株為BA.1.1,BA.2和BA.2.12.1。經統計,全體患者28d內的住院率較低(<1%),這與接種COVID-19疫苗所獲得的保護效力有關;在服用Paxlovid的6 036名患者中,本次 COVID-19感染距離上一次疫苗接種越久、患者的BMI值越大,Paxlovid對患者可能的住院風險預防作用越大。相較于對照組,服用Paxlovid的患者28d內住院風險降低45%,因此該療法在預防該特征的COVID-19病情進展方面具有中等有效性。此外, Paxlovid沒有發生死亡事件,而非Paxlovid組有39人死亡[25]。

7.2 存在的問題 自2022年4月以來,世界各地均報道了COVID-19患者使用Paxlovid治療后數日出現SARS-COV-2轉陰后復陽的病例。截至2022年6月,英國卡迪夫和淡水河谷大學健康委員會(NAVS)已收到3名COVID-19患者確診后1～3d按療程服用Paxlovid,病毒轉陰后數周內復陽的報告[26]。服用Paxlovid可改善早期的疲勞、呼吸系統和(或)神經系統癥狀等,然而僅2～6d后,癥狀復現,新型冠狀病毒核酸檢測也重新呈現陽性。SARS-COV-2復陽的可能性原因很多,如Paxlovid抗病毒療效不足、病毒再感染、omicron變異株具有耐藥性或復陽是SARS-COV-2的自然病程的一種等。

基因組測序顯示,同一患者Paxlovid治療前與癥狀復發后鼻咽拭子樣本中的SRAS-COV-2 RNA序列具有高度相似性,初步排除了再感染的情況。有研究者提出,短期內患者體內SARS-COV-2病毒載量迅速反彈,可能是由于病毒復制被Paxlovid暫時抑制,而病毒未被人體免疫系統完全清除[27]。除Paxlovid以外,其他藥物如口服藥Molnupiravir(莫努匹韋)也存在著患者核酸檢測轉陰后復陽的問題,后者的30d內病毒核酸檢測復陽率高于前者(8.59%VS 5.40%),這說明該問題不是Paxlovid特有。這究竟是當前omicron變異株的尚未明確的新特征,還是藥物療效不佳,值得更深入的探究。

和許多抗新型冠狀病毒藥物一樣,Paxlovid也面臨著耐藥危機。一項細胞學實驗顯示經過12輪Paxlovid治療后,SARS-COV-2 Mpro在第50、第166和第167位氨基酸發生的變異,可以使得Paxlovid的EC50值升高20倍。而SARS-COV-2 Mpro第166和第167位氨基酸的變異已經在COVID-19患者體內被發現,只是這些突變發生于廣泛應用Paxlovid之前。理論上來說,當SARS-COV-2受到的Paxlovid的選擇壓力足夠大且Mpro發生不影響病毒生存的突變時,耐藥性就會出現[28]。

8 展望

Paxlovid是目前正在世界范圍內廣泛應用的治療COVID-19的口服藥物,其真實世界臨床研究數據目前正逐步積累。實際使用該藥的COVID-19患者與EPIC-HR試驗研究對象的風險評估等級有較大不同,首先由于當前COVID-19疫苗接種率較高,新發COVID-19感染者中絕大多數完成了三針COVID-19疫苗接種;其次在一些可及性較好的國家和地區,缺乏住院高危因素的患者也在接受標準療程的Paxlovid治療。除了完善普通患者中的療效評估,還需要進一步明確其適應證范圍能否擴大。與此同時,在有其他合并全球優勢毒株不斷對現有的COVID-19治療藥物發起挑戰的情況下,Paxlovid及更多處在研發中的SARS-COV-2 M pro抑制劑能否突出重圍、更有效地緩短感染病程及減輕癥狀,成了一個世界矚目的問題。