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新型冠状病毒治疗“老药新用”人体药代动力学结果和临床前病毒抑制实验结果分析

疫情当前,新型状病毒药物研发迫在眉睫,几种已上市抗病毒药物在细胞实验被证实对新冠病毒有疗效,老药新用的优势在于已有人体药代动力学和安全性的数据,这些数据可以用来结合目前细胞实验的结果,来初步推测人体的有效剂量,吉林大学第一医院I期病房临床药理团队查阅了相关文献,初步分析推测了这些药物在临床是否能有效。

分析的药物包括:(1)阿比朵尔:在1030μM浓度下,与药物未处理的对照组比较,能有效抑制冠状病毒达到60倍,并且显著抑制病毒对细胞的病变效应;(2)达芦那韦:在300μM浓度下,能显著抑制病毒复制,与未用药物处理组比较,抑制效率达280倍;[1]3)瑞德西韦:对新冠病毒的EC50=0.77μM;(4)磷酸氯喹:对新冠病毒的EC50=1.13μM;(5)法匹拉韦:对新冠病毒的EC50=61.88μM[2]

在这么短的时间内,能筛选出体外有疗效的药物一定也是做了大量工作。但上述研究均是体外细胞实验的结果,体外实验结果往往和体内结果是不一样的,还需体内试验进行验证。自新冠病毒爆发以来,我国已开展大量临床试验来验证一些药物的有效性。初步统计,截止2020215日,针对新型冠状病毒药物临床试验登记142项,其中在https://clinicaltrials.gov网站登记25项,http://www.chictr.org.cn/网站登记117项。其中包括上述研究药物阿比朵尔3项、达芦那韦1项、法匹拉韦2项、瑞德西韦2项、氯喹相关试验5项。下面我们从临床药理角度初步推测上述几个药物体内药效情况。

1 几种抗病毒药物血药浓度及抗新冠病毒活性分析


阿比朵尔

达芦那韦

法匹拉韦

氯喹

瑞德西韦

临床剂量

200mg,TID

达芦那韦/考比司他800mg/150mg QD

抗流感病毒:第一天1600mg bid,第2-5600mg bid

控制疟疾发作,首剂1g,第23日各服0.5g

/

临床试验剂量

200mg,TID

达芦那韦/考比司他800mg/150mg QD

600mg,TID

0.5g, BID

1200mg,第2-10天每天100mg

稳态谷浓度

0.13μmol/L

3.84μmol/L

71-143μmol/L

1.248μmol/L

0.12μmol/L

(平均浓度)

抗新冠病毒EC50

10-30μmol若能抑制冠状病毒60

300μmol若能抑制冠状病毒280

61.88μM

1.13μM

0.77μM

阿比朵尔是一种非核苷类广谱抗病毒药物,主要适应症是A类、B类流感病毒引起的流行性感冒,同时对其他一些呼吸道病毒感染可能也有抗病毒活性。阿比朵尔的药物作用机制是通过活化2,5-寡腺苷酸合成酶,特异性地阻止流感病毒囊膜与宿主细胞细胞膜的接触、黏附和融合,从而阻断流感病毒的复制,并能穿入细胞核直接抑制病毒RNA DNA 的合成;另一方面,它具有免疫调节、干扰诱导和抗氧化的性质。阿比朵尔临床剂量及临床试验中剂量均为200mgTID,由文献[3-4]中药时曲线估计临床用量人体稳态谷浓度约为60ng/mL,阿比朵尔分子量为477.4g/mol,谷浓度转换成mol单位为0.13μmol/L。若按照报道中描述,阿比朵尔10-30μmol若能抑制冠状病毒60倍,则可简单推算0.1-0.3μmol/L阿比朵尔可抑制冠状病毒0.6倍。这里还没有考虑阿比洛尔血浆蛋白结合率在90%左右,血浆中只有10%游离药物。从血浆药物浓度角度看临床剂量200mgTID疗效可能不理想。但临床前药代结果显示阿比朵尔肺组织分布较多,如果人体肺组织分布也比较多,对疗效会有帮助。

达芦那韦是一种HIV-1蛋白酶抑制剂,选择性抑制病毒感染细胞中HIV编码的Gag-Pol多蛋白的裂解,从而阻止成熟的感染性病毒颗粒的形成,也可能对新型冠状病毒蛋白产生类似的作用。达芦那韦在新型冠状病毒肺炎临床试验用药方案为达芦那韦/考比司他片(800mg/150mg1/日,随餐同服)+ 胸腺肽α1针(1.6mg皮下注射,隔日一次)+常规治疗。达芦那韦/考比司他临床使用剂量为800mg/150mg QD,由药品说明书[5]中获得临床用量人体达芦那韦稳态谷浓度为2282 ng/ml,达芦那韦分子量593g/mol,谷浓度转换成mol单位为3.84μmol/L。若按照报道中描述,达芦那韦300μmol若能抑制冠状病毒280倍,则可简单推算3μmol/L达芦那韦可抑制冠状病毒2.8倍。这里还没有考虑达芦那韦血浆蛋白结合率在95%左右,血浆中只有5%游离药物。从血浆药物浓度角度分析上述组合达芦那韦/考比司他800/150 mg QD抑制新型冠状病毒疗效也可能会一般,但是有胸腺肽α1免疫增强剂联合治疗,疗效也可能会较好。

法匹拉韦作用靶点是病毒RNA 依赖的RNA 聚合酶,从机制上讲,法匹拉韦对各种RNA 病毒都具有潜在的抗病毒作用。法匹拉韦在新型冠状病毒肺炎临床试验用药方案为法匹拉韦600mgTID,由法匹拉韦稳态谷浓度为11.3-22.6μg/mL,法匹拉韦分子量157g/mol,谷浓度转换成mol单位为71-143μmol/L。通过文献报道法匹拉韦对新型冠状病毒的EC5061.88μmol/L[2,6]。这里没有考虑法匹拉韦血浆蛋白结合率在54%。从血浆药物浓度角度分析法匹拉韦600mgTID给药的谷浓度基本覆盖EC50一倍至两倍,体内疗效不好评价。

氯喹1944年开始应用于临床,最初用于治疗疟疾,以后用途逐渐扩大,新近发现可作为潜在的广谱抗病毒药。研究表明,氯喹可增加细胞核内的PH,从而阻断病毒和细胞的融合,还可干扰SARS-CoV细胞内受体的糖基化作用,避免细胞感染。该药用于控制疟疾发作用量为首剂1g,第23日各服0.5g。在新型冠状病毒临床试验中剂量多为0.5gBID。根据文献报道的药代动力学数据,10mg/kg氯喹给药后12h浓度约为400ng/mL,分子量319.87g/mol12h谷浓度转换成mol单位为1.248μmol/L[7,8]。文献报道的氯喹对于新型冠状病毒的EC501.13μmol/L[6],从血浆药物浓度来看,谷浓度与EC50接近,可能会有一定疗效。

瑞德西韦是一种改良的腺嘌呤核苷类似物GS-441524的前药,尚未在任何国家获得批准上市。瑞德西韦在细胞和组织中代谢转换为活性三磷酸核苷代谢物,从而抑制病毒RNA聚合酶。瑞德西韦在治疗新冠病毒肺炎临床试验应用的剂量为第1200mg,第2-10天每天100mg。此临床剂量下,假设采取30分钟静脉匀速输注给药,可以粗略推算出体内平均浓度为0.12μmol/L[9,10],比武汉病毒所测得的EC500.77 μM[6]要低很多。所以从瑞德西韦血药浓度角度分析,30分钟静脉匀速输注给药,每天100mg,瑞德西韦抑制新冠病毒的疗效可能不会很理想。但整个过程中没有考虑瑞德西韦活性代谢物的药物浓度及其EC50值,活性代谢物对新冠病毒的抑制效应我们还未知,所以瑞德西韦真正的疗效我们还要看正在进行的III期临床试验结果。

除了有效性问题,我们也初步讨论下临床试验设计方面问题:

1)这次针对新冠病毒的临床试验中可能由于伦理学考虑,多数没有设置安慰剂对照,只有瑞德西韦两项研究设置了安慰剂对照。通常急性病毒感染通常都具有自限性,在不治疗情况下凭自身免疫功能也会痊愈,所以在抗病毒药的临床试验中安慰剂对照还是很重要的,对于重症患者,也应该在基础治疗基础上进行双盲安慰剂对照。

2)由于上述药物均为老药新用,对于药物在新冠肺炎患者体内的量效关系并不了解,多数药物的剂量应用的是临床治疗其他疾病时的有效剂量,但对于新冠病毒肺炎患者是否有效还未知。所以在这些临床试验中应该在考虑安全性有效性的同时,也应考虑下药物在体内的药代动力学情况,建议加上血浆中及PBMC中的稳态药物浓度检测(采用PBMC中药物浓度间接反应肺部细胞内药物浓度),这样可以实时进行PK-PD分析,并及时进行调整剂量。

本次分析的局限性:(1)由于新型冠状病毒主要感染部位是在呼吸系统肺部局部组织细胞,在细胞内复制并感染邻近细胞,所以应用肺部局部组织中药物浓度来推算可能更有意义一些,目前还未找到关于肺部局部组织细胞中上述药物浓度数据。(2)本次分析采用的是线性比例推算方法:比如10-30μmol若能抑制60倍,0.1-0.3μmol可抑制0.6倍,在真实的抗病毒过程中可能不会是这种线性或者成比例的关系,还需要新型冠状病毒EC50或者EC90结果。(3)一些药物的血药浓度是通过文献推算而得,可能会有些许偏差。(4)本文只针对临床药理方面进行分析,药效的最终结果还要看临床试验结果,但从目前成功的抗丙肝病毒新药的研发经验来看,临床有效的药物其谷浓度水平都远远超过临床前细胞实验的EC50,目前我们还没有这种急性呼吸道病毒感染药物的研发经验。(5)这些已经上市的抗病毒药物,比如,阿比朵尔,达芦那韦、法匹拉韦均为针对流感或HlV病毒靶点精确设计分子结构的药物,这些靶点与新冠病毒靶点结构均有所不同。用体外试验结果推测体内疗效是一个复杂的过程,需要仔细分析各自的体内、外试验数据,才能有助于新药研发。(6)本文只是粗浅的分析,有不足之处还请专家们指出。

参考文献:

[1] http://js.people.com.cn/n2/2020/0204/c359574-33764369.html?scene=1

[2] Manli Wang;Ruiyuan Cao;Leike Zhang;Xinglou Yang;Jia Liu;Mingyue Xu;Zhengli Shi;Zhihong Hu;Wu Zhong;Gengfu Xiao.Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro. Cell research.2020 :doi10.1038/s41422-020-0282-0.

[3]Pan Deng, Dafang Zhong, Kate Yu, Yifan Zhang, Ting Wang, Xiaoyan Chen. Pharmacokinetics, Metabolism, and Excretion of the Antiviral Drug Arbidol in Humans. Antimicrob Agents Chemother. 2013, 57 (4), 1743-55

[4]Ming-Yan Liu , Shuang Wang, Wei-Fan Yao, Hui-zhe Wu, Sheng-Nan Meng, Min-Jie Wei. Pharmacokinetic Properties and Bioequivalence of Two Formulations of Arbidol: An Open-Label, Single-Dose, Randomized-Sequence, Two-Period Crossover Study in Healthy Chinese Male Volunteers. Clin Ther. 2009, 31 (4), 784-92

[5]PREZCOBIX (darunavir and cobicistat) tablets, for oral use. Initial U.S. Approval: 2015

[6] Mentré, F.;Taburet, A.-M.;Guedj, J.;Anglaret, X.;Keïta, S.;de Lamballerie, X.;Malvy, D.  Dose regimen of favipiravir for Ebola virus disease(Letter) . The Lancet Infectious Diseases.2015,15 (2): 150-151

[7]Sue Jean Lee, Rose McGready, Christine Fernandez, Kasia Stepniewska, Moo Koo Paw, Samuel Jacher Viladpai-nguen. Chloroquine pharmacokinetics in pregnant and nonpregnant women with vivax malaria. Eur J Clin Pharmacol 2008, 64, 987–992.

[8] Harin A. Karunajeewa, Sam Salman, Ivo Mueller, Francisca Baiwog, Servina Gomorrai, Irwin Law. Pharmacokinetics of Chloroquine and Monodesethylchloroquine in Pregnancy. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2010, 1186-1192.

[9] https://new.qq.com/omn/20200214/20200214A0BYE300.html

[10]https://www.who.int/ebola/drc-2018/summaries-of-evidence-experimental-therapeutics.pdf?ua=1



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