奥司他韦—药物史系列9
1 流感病毒
近代生态学及生态史的学者已愈来愈倾向接受一种理论，那就是细菌与病毒等乃是地球真正的原住民。虽然它们在人类发明的药物和疫苗下节节败退，但其不断通过变异产生新的种类，重振旗鼓。其中流感病毒就是一个典型的例子。它是一种造成人类及动物患流行性感冒的RNA病毒，它会造成急性上呼吸道感染，并借由空气迅速的传播，在世界各地常会有周期性的大流行。流行性感冒病毒在免疫力较弱的老人或小孩及一些免疫失调的病人会引起较严重的症状，如肺炎或是心肺衰竭等。
1918年流感，美国有超过25%的人口受到感染，全球由此死亡的人数估计有2100万。时至今日，全球每年仍然有300-500万人因季节性流感而患上重症肺炎，其中死亡人数高达25-50万人。
流感病毒最早是在1933年由英国人威尔逊·史密斯（Wilson Smith）发现的，他称为H1N1。H代表血凝素；N代表神经氨酸酶。数字代表不同类型。根据流感病毒感染的对象，可以将病毒分为人类流感病毒、猪流感病毒、马流感病毒以及禽流感病毒等类群，其中人类流感病毒根据其核蛋白的抗原性可以分为三类:
（1）甲型流感病毒（Influenza A virus），又称A型流感病毒，在动物中广为分布，能造成世界流感大流行；
（2）乙型流感病毒（Influenza B virus），又称B型流感病毒，仅在人与海豹中发现，常引起流感局部暴发，不会引起成世界流感大流行；
（3）丙型流感病毒（Influenza C virus），又称C型流感病毒，仅在人与猪中发现，以散在形式出现，一般不引起流行。
甲型流感病毒根据H和N抗原不同，又分为许多亚型，H可分为15个亚型（H1～H15），N有9个亚型（N1～N9）。其中仅H1N1、N2N2、N3N2主要感染人类，其它许多亚型的自然宿主是多种禽类和动物。其中对禽类危害最大的为H5、H7和H9亚型毒株。一般情况下，禽流感病毒不会感染鸟类和猪以外的动物。医学上称这种现象为“种属隔离”。一旦出现人的病毒感染猪、牛、马、羊等等任何一种动物，对这类动物将是毁灭性的。反过来，任何一种动物的病毒能引起人类发病，也是毁灭性的。这种现象称之为“跨种属感染”。因为人类对这种“跨种属感染”的病毒没有任何免疫力！为什么会出现“跨种属感染”呢？这是因为病毒极易变异，发生了基因突变的病毒就有可能感染到其他种属。
一般来讲，流感病毒的抗原性变异就是指H和N抗原结构的改变，在亚型内部经常发生小变异(量变)，称为抗原漂移。尽管它只是微小的变异，但可使病毒能够轻易的躲过宿主的免疫系统。与以前面发现的毒株相比，如果在血凝素分子特异性抗原决定簇（抗原表位）上发生了突变，新的毒株被认为是先前毒株的异种变异类型，具有流行病学意义，可以造成流感的流行。一旦发生变异而具有人与人的传播能力，会导致人间禽流感流行。1997年香港首次报道发生18例H5N1人禽流感感染病例，其中6例死亡，引起全球广泛关注。1997年以后，世界上又先后多次发生了动物流感病毒感染人的事件。
PS：冠状病毒与流感病毒有亲缘关系，但它非常独特，以前从未在人类身上发现，所以人体对其没有任何免疫力。2019新型冠状病毒是目前已知的第7种冠状病毒。因此，2019-nCoV比普通的流感具有更高的传染性和致死率。
2 神经氨酸酶抑制剂
神经氨酸酶 (Neuraminidase)，又称唾液酸酶，神经氨酸（5-氨基-3,5-二脱氧-D-甘油-D-半乳壬酮糖酸），是分布于流感病毒被膜上的一种糖蛋白，它具有抗原性，可以催化唾液酸水解，协助成熟流感病毒脱离宿主细胞感染新的细胞，是实现病毒复制和扩散所必须的酶。
如下图所示，如果我们可以设计一种新的药物其可以与神经氨酸酶结合，就可以有效抑制成熟流感病毒脱离宿主细胞感染新的细胞，从而实现抗病毒的效果，这就是神经氨酸酶抑制剂（Neuraminidase inhibitor）的抗病毒机制。1983年，科学家确定了流感病毒神经胺酸酶的晶体结构及其与天然底物唾液酸的共晶结构。对晶体结构的了解允许人们进行分子模拟研究，进而设计开发高效、高选择性的抑制剂。
3 扎那米韦
最早出现的神经氨酸酶抑制剂是葛兰素史克开发的扎那米韦（Zanamivir）。扎那米韦是根据流感病毒神经氨酸酶与唾液酸的复合物结构，通过计算机分子模拟设计而成，结构中的胍基与流感病毒神经氨酸酶活性部位的氨基酸通过氢键、静电力及范德华力的作用，与酶紧密结合，作用强度及选择性均较高。扎那米韦对B型流感病毒也有一定程度的结合。由于扎那米韦的物理化学性质不利于生物体吸收，因而该药物生物利用度低，给药途径单一，患者顺应性较差。
4 奥司他韦的研发
为了开发效果更好的神经氨酸酶抑制剂，研究者基于神经氨酸酶天然底物的分子结构，以及神经氨酸酶催化中心的空间结构进行合理的药物设计，发现先导化合物GS 4071活性非常突出。
研究者认为流感患者往往存在呼吸困难的症状，面对吸入和口服两种给药方式，患者可能更倾向后者。然而，GS 4071这个化合物的口服生物利用度非常低，在大鼠中仅有5%。为解决这一问题，Gilead的药物化学家选择了前药策略（前药策略，是创建已知药物的增强版本，并借此增加药物的市场性。通常使用的策略是增加药物溶解度，提高脂溶性，提高生物利用度，延长半衰期，增加缓释剂型，减少患者间的区异，或者是使药物针对组织，器官靶向释放，简单的讲，就是锦上添花。），将羧基酯化得到了奥司他韦（又名达菲（Tamiflu））。这一策略使得口服奥司他韦之后体内呈现出高浓度的GS 4071。
1996年，奥司他韦由吉利德科学公司(GileadSciences, Inc.)的科学家研发，同年吉利德将其相关专利授权给罗氏。在若干流感病毒感染的动物模型中以及后期的临床试验中，奥司他韦呈现出非常好的疗效，最终于1999年被FDA批准上市。奥塞米韦可口服吸收、生物利用度高、代谢稳定等品质, 完胜于扎那米韦, 后来居上。从1999年到2017年，磷酸奥司他韦共给Roche带来了至少超过150亿美金的销售收入。其中，仅2009年的销售额就超过了30亿美金。磷酸奥司他韦也成了全球最畅销的抗流感药。
其整个研发流程从化合物的合成，筛选到最终的批准上市仅用了7年的时间（1992-1999），这研发速度在整个新药研发领域绝对算得上是个奇迹啦。这也充分体现出结构生物学在基于靶点的药物发现中起到的重要作用。（PS：尽管有不少证据证明及时服用奥司他韦能抵抗流感病毒，但奥司他韦是处方药，须严格遵医嘱使用。）
5 奥司他韦的合成
2005年10月禽流感恐慌席卷全球，奥司他韦因其对禽流感的疗效而成为明星药物。一些中国媒体遂做出报道，声称奥司他韦是提炼自中药八角的化合物经过精练而成。由于中国的八角供不应求，所以导致奥司他韦产能受限。此类说法的流传造成大陆和台湾的一些民众抢购八角，以应对可能到来的禽流感。但事实上，奥司他韦并非八角提取物，只是其合成路线系由植物一次代谢产物莽草酸起始。莽草酸亦非八角独有的成分，作为植物一次代谢产物，它几乎存在于所有高等植物体内，并且是黄酮、生物碱等常见植物次生代谢产物生物合成的起始物。由于中药供给不足而影响奥司他韦产能的说法是媒体炒作的结果。
奥司他韦由吉利德科学公司(Gilead Sciences, Inc.)的科学家合成，他们使用莽草酸作为合成原料; 莽草酸最初只能由中国八角茴香的提取物取得，到2006年30％的供应由大肠杆菌中重组生产。目前的合成路线主要有两种：Gilead Sciences的路线以莽草酸作原料，其中涉及有毒的叠氮化物；而罗氏的合成路线（见下图）原料也是莽草酸，但不涉及叠氮化物。
6 奥司他韦与SARS
2003年初，华南地区爆发由冠状病毒引起的SARS疫情。2003年2月9日，达菲所属制药公司上海罗氏制药公司于广州假日酒店召集各路媒体，告知广东爆发疫情可能是禽流感以及达菲治疗该病疗效明显的信息—“从症状上判断，广东此次爆发的疫情与1997年香港发生的禽流感有极大类似”，罗氏在新闻发布会还别有用心地公布其广州市场部有关防治流感特效药达菲脱销的情况。
与此同时，网络上广为流传署名为“昨夜西风”的帖子—“广州市正受到一种未知名病毒侵袭，迄今为止，广州市数家大型医院已传出多例死亡病例，”网文还分析到“目前，SARS是否是禽流感病毒还不得而知，但专家指出，从种种发病特征上可以看出，此次'疫情’决非普通流感这么简单”。在网文的结尾部分指出，“目前国际上唯一能够有效预防流感病毒的抗病毒产品—瑞士罗氏公司的达菲于前日在广州全面断货。罗氏公司在华机构—上海罗氏制药公司已于今晨（2月9日）空运大批药品至穗，明天起在广州市各大医院均有销售，零售价格每片30元。”而不少市民的手机同期接收到另外一条关于达菲的谣言：“最新消息：已鉴定为禽流感B-2变异，特效药为'达菲’，可吃抗病毒药预防，不必惊慌。”在谣言流传的同时，达菲的医药代表则不失时机地杀入各大医院极力推销，并在其推销过程中，向医生表明该药可以治疗禽流感。
该谣言引发了广州等地抢购达菲的风潮，并扩大到华南。经《南方都市报》记者的调查，发现当时罗氏尚未进行对奥司他韦抑制禽流感活性的临床实验，南方都市报在做出报道的同时，还将相关信息举报广东省公安厅；由于当时中国政府对SARS疫情信息严格控制，唯恐引起社会动荡，罗氏散布虚假信息的行为已经造成广东市场上对达菲的抢购，故而引起公安部门的注意，在南方都市报举报后，广东省公安厅遂对罗氏展开调查。这一事件后来被媒体评为2003年中国药企十大公关危机。
7 禽流感与专利授权之争
在2005年10月间全球出现禽流感流行的迹象后，全球对达菲的消费量明显上升。罗氏此间一直严密控制达菲的生产，甚至保密达菲生产线的地址，并禁止记者采访，禽流感恐慌来袭后罗氏则宣布限制销售达菲，以保证一旦流感爆发，能够有足够的货源供应患者，此举遭到一些团体的反对。也有团体指出罗氏应当放弃奥司他韦的专利垄断，扩大全球生产这种药物的能力，以便应对可能的禽流感的流行。而在亚洲，印度、台湾有企业和研究机构先后宣布合成奥司他韦成功，并宣布一旦禽流感疫情失控，将自行生产奥司他韦制剂。在各方压力下，罗氏制药宣布部分放开专利垄断，允许授权工厂生产奥司他韦。
2005年11月，中华民国行政院卫生署与罗氏药厂协商向台湾厂商开放奥司他韦生产权，在数次协商未果之后，卫生署向主管专利的中华民国经济部智慧财产局申请依照中华民国《专利法》第87条规定强制授权。2005年11月25日，智慧财产局同意卫生署的申请，这是世界上第一例对于达菲药物的强制授权命令。
2005年12月，罗氏向上海制药集团开放生产权。2006年3月16日，罗氏正式授权深圳市东阳光实业发展有限公司在中国生产奥司他韦，商品名为军科奥韦。
2009年同样是达菲不平静的一年，因为这一年，甲型H1N1流感成为年度关键词，从年初开始甲型H1N1流感在全球范围内大规模流行，直到2010年8月世卫组织宣布甲型H1N1流感大流行期结束，根据当时国家卫生部和世界卫生组织的推荐，抗甲流首选西药是达菲和乐感清，中成药是疏风解毒胶囊、连花清瘟胶囊。在这一场旷日持久的抗击流感病毒战争中，达菲再次奠定了抗流感病毒“一哥”的地位，因为乐感清的缺点是不能口服，中成药的缺点则是没有循证依据，国外基本难以接受。
8 专利挑战
市场方面，Natco通过与Alvogen合作的方式推广磷酸奥司他韦，并于2016年12月31日将第一批产品推向市场，短短一年的时间，Alvogen的市场份额已经占据美国市场的15%。磷酸奥司他韦的首仿地位值得艳羡，但对Natco来说，仿制的路，并不平坦：从Natco最早对TAMIFLU®的专利发起挑战，到仿制产品最终获批上市，仿制药公司与原研药公司之间的专利纠葛持续了整整6年。要知道，磷酸奥司他韦从化合物筛选到产品上市总共不过用了7年（1992-1999），而仿制药公司用了6年的时间获得一个首仿品种，从这个角度来看，成功仿制一个优秀产品，绝非易事！
9 结语