齐多夫定/拉米夫定——两个药物的断代史
获得性免疫缺陷综合征（Acquired Immune Deficiency Syndrome, AIDS），即艾滋病。1981年在美国首次被确认，3年后的1983年法国和美国的科学家证实艾滋病病毒（human immunodeficiency virus, HIV）是艾滋病的主要致病原因。HIV病毒可以通过不安全的性、血液以及母婴等三大途径传播，除了切断传播途径，降低艾滋病病毒的传播以外，不论是预防性疫苗还是治疗性疫苗，应用于临床的可能性较小，抗病毒治疗仍然是目前艾滋病患者的主要治疗手段。
和历史上更早的瘟疫相比，人类对艾滋病的整体应对措施有了长足的进步。不到3年的时间，病因HIV被找到，仅仅又过了两年血液检测就实现了商业化。1987年第一个抗HIV的药物——抗逆转录酶药物齐多夫定（zidovudine, AZT）就被批准用于治疗AIDS，AZT还是1995年提出的三重疗法即“鸡尾酒疗法”的基本药物之一。自齐多夫定上市以来，抗艾滋病药物已发展到几十个品种，由于抗艾滋病毒药物的发展，也带动了其他抗病毒药物的开发，挽救了许多患者的生命。
逆转录酶与逆转录酶抑制剂
逆转录酶（reverse transcriptase, RT），又称RNA指导的DNA聚合酶，是以RNA为模板合成DNA的酶。这种酶是1970年美国科学家特明（H.M.Temin）和巴尔的摩（D.Baltimore）分别于动物致癌RNA病毒中发现的，他们并因此获得1975年度诺贝尔医学或生理学奖。当RNA致癌病毒，如鸟类劳氏肉瘤病毒（Rous sarcoma virus）进入宿主细胞后，其逆转录酶先催化合成与病毒RNA互补的DNA单链，继而复制出双螺旋DNA，并经另一种病毒酶的作用整合到宿主的染色体DNA中，此整合的DNA可能潜伏（不表达）数代，遇到适合的条件时被激活，利用宿主的酶系统转录成相应的RNA，其中一部分作为病毒的遗传物质，另一部分则作为mRNA翻译成病毒特有的蛋白质。最后，RNA和蛋白质被组装成新的病毒粒子。在一定的条件下，整合的DNA也可使细胞转化成癌细胞。
HIV属于RNA指导的逆转录病毒，又分为HIV-1型和HIV-2型。世界上大部分地区的艾滋病患者是被HIV-1病毒所感染，现有药物主要是抑制HIV-1型病毒的复制。
在HIV-1的复制循环中，逆转录酶在完成RNA指导的DNA合成、RNA水解反应和DNA指导的DNA合成过程中起着十分重要的作用。因此，HIV-1逆转录酶是抗HIV/AIDS药物设计的一个重要生物靶点。目前市场上出现的以HIV-1逆转录酶为靶点的药物按作用机制和化学结构可分为核苷类逆转录酶抑制剂（Nucleoside reverse-transcriptase inhibitors, NRTIs）和非核苷类逆转录酶抑制剂（Non-nucleoside reverse-transcriptase inhibitors）。
核苷类逆转录酶抑制剂是最先问世、开发品种较多的一类药物，临床证实对HIV复制具有很强的抑制作用。核苷类逆转录酶抑制剂是合成HIV的DNA逆转录酶底物脱氧核苷酸的类似物，AZT为脱氧胸苷的类似物，在体内转化成活性的三磷酸核苷衍生物，与天然的三磷酸脱氧核苷竞争性与HIV逆转录酶结合，抑制酶的作用，阻碍前病毒的合成。此类药物首先进入被感染的细胞，然后磷酸化形成具有活性的双脱氧核苷三磷酸化合物，竞争性抑制艾滋病病毒逆转录酶，由于在结构上3’缺乏羟基，当它们结合到前病毒DNA链的3’末端时，不能再进行5’一3’磷酸二酯键的结合，终止了病毒DNA链的延长。通过上述作用机制，抑制HIV复制，它与HIV-1 RT亲和力远比与细胞内正常DNA聚合酶亲和力强，因此产生治疗作用。
齐多夫定
齐多夫定最初是1964年由密歇根癌症研究所（Michigan Cancer Foundation）的化学家杰罗姆·霍洛维茨（Jerome Horowitz）合成的分子，原本是作为抗肿瘤药物研发的，但发现对小鼠肿瘤无效后被放弃。霍洛维茨仅仅将他这一后来被证明挽救无数人的发现作为简讯刊登在《有机化学杂志》上。
包含有叠氮基团和脱氧核糖核苷两种“身份”，这种抗肿瘤的双重保障在霍洛维茨一开始的设计思路里就体现得非常明显。但是化合物的抗肿瘤效果非常弱，霍洛维茨不得不放弃了这个结构。后来在1974年，马克思·普朗克实验医学研究所的奥斯特塔格（Ostertag）推断齐多夫定可以插入到增长的DNA中，从而对病毒产生抑制作用。后来宝威公司（Burrughs Wellcome，现在是葛兰素史克公司的成员）买下齐多夫定并拓展了利用它治疗疱疹病毒的可能性，但是并未将它市场化。
1984年，在卡罗宣布他发现了逆转录酶病毒不久，时任美国国家癌症研究所所长Samuel Broder及其同事满屋裕明（Hiroaki Mitsuya）、Robert Yarchoan组成了一个团队来筛选抗病毒的试剂，满屋裕明负责在体外建立抗HIV的筛选模型，约有50多家制药公司提供了样品，齐多夫定当时也在内。1987年3月20日，FDA批准齐多夫定用于治疗艾滋病，商品名为立妥威（Retrovir）。1990年齐多夫定又被批准用于预防性治疗。开始时齐多夫定使用剂量远比现在高，达到每四小时给药一次，每次400 mg。现在使用齐多夫定时一般与其他药物联用，剂量为每天两次，每次300 mg。
齐多夫定是一种胸腺嘧啶的叠氮类似物，当胸腺嘧啶的脱氧核糖环上的3-羟基转化为叠氮基团后就形成了齐多夫定。在人体内被磷酸化之后，齐多夫定通过抑制HIV的逆转录酶而阻止HIV病毒的复制。逆转录酶把齐多夫定嵌入到DNA链里取代胸腺嘧啶。因为齐多夫定的分子脱氧核糖环3位上是叠氮基，而不是胸腺嘧啶上的对应的羟基，它不能和下一个核酸形成磷酸键，于是终止了在宿主DNA上复制病毒的RNA基因，从而达到阻止病毒复制的目的。齐多夫定在活化的细胞内的抗HIV活性显著强于静止细胞，对人体细胞DNA聚合酶作用很小，因而不抑制人体细胞的增殖。
齐多夫定的成功上市也激发了很多制药公司的兴趣，很多其他的逆转录酶抑制剂紧跟着上市。由于齐多夫定的化学结构非常的简洁，作用也很特殊，进入20世纪90年代后，一大类能够抑制HIV病毒攻击宿主的蛋白酶的药物，如：沙喹那韦(saquinavir)，Fosamprenavir(Lexiva,GW433908)，Atazanavir(ATV)也相继上市。这些药物的出现为人类对抗艾滋病增添了新的武器。
1995年美籍华裔科学家何大一博士发现，将逆转录酶和蛋白酶抑制剂这两类抗艾滋病中的2~4种组合在一起使用，比只用齐多夫定治疗有好得多的疗效。因为它的类似鸡尾酒的配置过程，所以又称为“鸡尾酒疗法”。由于使用了多种药物，鸡尾酒疗法可以较大限度地抑制病毒的复制，并且能够修复部分被破坏的人体免疫系统，进而减少患者的痛苦，提高其生存质量。自从 1995年这一疗法被应用于临床后，已使大量艾滋病患者受益。是至今临床上最能有效控制艾滋病病毒、减慢其发病速度的治疗方法。这类疗法还被发现对减少HIV病毒的母婴传播非常有效，数据显示，单用AZT治疗可降低母婴传播几率达66%，用AZT+3TC（拉米夫定）双联疗法，可使HIV-1的母婴传播率降到1.6%。因其发明，1996年何大一被美国《时代》周刊评选为当年的年度风云人物。
这种以齐多夫定为基础的“鸡尾酒”疗法得以使艾滋病从死刑宣判变成了一种慢性病。因其疗效确切，直到今天，AZT仍然是很多常用的鸡尾酒疗法的基础药物。现在齐多夫定实际上成了一个标准药物，任何同类新品的开发是否被学术界和临床认可都以它为参照。
拉米夫定，后来者的新故事
1987年，加拿大魁北克生化制药公司启动了一项旨在研发抗HIV感染药物的项目，首先筛选了两种能够抑制病毒逆转录酶的双脱氧核苷类似药，并于当年4月被批准用于AIDS治疗。1989年 Bernard Belleau从一系列化合物中发现了拉米夫定（2',3'-dideoxy-3'-thiacytidine, 3TC），它是一种很强的逆转录酶抑制剂，因而成为抗HIV的另一个可选择的药物。自1995年美国FDA批准上市后，作为鸡尾酒疗法的药物之一，在AIDS治疗方面发挥了很重要的作用。在进行拉米夫定单药的临床试验时研究人员发现有一位病人的治疗效果更好，后来人们发现这位病人同时也在偷偷地吃齐多夫定，这样二者的联合应用才被人们所认识，现在市场上有这种两种夫定的固定复方制剂（fixed-dose combination）。1997年，GlaxoSmithKline公司推出了第一个含两种核苷类逆转录酶抑制剂，即拉米夫定（lamivudine）和齐多夫定的固定剂量复合制剂Combivir片剂，它因以每日2次、每次口服1片的简便剂量方案用药，随即迅速成为高度活性抗逆转录病毒治疗的基础。
拉米夫定不愧为后来者，在当时Bernard Belleau参照了齐多夫定的结构，保留了可磷酸化的羟基，而将制备极为危险的叠氮化物取代为硫，同样起到了骨架的稳定作用，形成了五元杂环化合物。更有趣的是拉米夫定是早在20世纪70年代就被Bernard Belleau考虑的一个结构，它是抗病毒药物扎西他滨的硫代类似物，而扎西他滨是齐多夫定合成几年后的产物。拉米夫定的左旋与右旋体均有抗HIV的作用。从药代动力学角度来看，该化合物的成药性更好，可以一天服用一次。它的一些其他特性还直接导致了它主要的应用发生了变化——治疗乙肝病毒肝炎。
自1965年Blumberge发现澳大利亚抗原以及随后的一系列研究证实HBV是“血清型肝炎”的致病因子以来，各国学者一直在寻找有效的抗HBV的化学药物。历史上曾经被尝试过的有阿糖腺苷、膦甲酸钠、泛昔洛韦、庚昔洛韦等等，但是无一令人满意。后来的研究证实，拉米夫定还可以抑制HBV多聚酶（对人细胞多聚酶也有轻度抑制作用），而且抑制HBV复制的有效药物浓度远远低于抑制HIV之所需，因此转而成为抗HBV研究的重点药物。1998年美国FDA批准将拉米夫定治疗慢性乙型肝炎纳入新的适应证，很快在1999年就占据了中国医疗市场，成为继干扰素之后的第一个全新的抗乙肝病毒药物。
继拉米夫定之后，国外多个公司致力于研究高效、副作用小，尤其是避免或减少耐药发生率的核苷类抗乙肝病毒药物。同样由葛兰素史克公司生产的阿德福韦（贺维力）于2002年得到美国FDA批准用于治疗慢性乙肝，2005年下半年在中国上市。该药除了与拉米夫定一样有依从性好、抗病毒效果确切等特点外，它的另一个特点是对拉米夫定耐药的患者有效，故可以作为既往使用拉米夫定后发生临床耐药的替代药物，也可以用于初治患者。但是该药抑制病毒复制的作用比拉米夫定弱，用药后发生病毒学应答的速度慢，另外，长期使用可能有潜在的肾毒性。
拉米夫定的主要特点是抑制HBV复制的能力强、完全应答率比较高、为口服药物，患者的依从性好、副作用较少和较轻等。但是该药被认为可以诱发HBV YMDD变异，产生临床耐药，以及停药后有可能加重病情，迄今无法确定疗程等缺陷，更重要的是，比拉米夫定更具优越性的新的核苷类似物已经上市，使得该药的临床应用受到一定影响。尽管如此，拉米夫定在慢性乙型肝炎抗病毒治疗史上的确留下了辉煌的一页，它未来何去何从还有待观察。
结语
虽然夫定类药物仅仅像是昙花一现般地出现在历史上，但是它们所代表的人们迅速寻找解决办法的速度、人们永不停息的进取、以及科学家们在此期间表现出的才智和耐心却是不应忘记的。
这是一个最糟的年代，艾滋病这个当代的瘟疫尽管已经被发现30年，现在还未能看到有效的治疗手段，百万计的患者还在黑暗中挣扎。这是一个最好的年代，化学疗法、基因治疗取得了一个又一个的突破，人类社会渐渐抛弃了偏见、反应迟钝等陈规陋习，正在变得更加理性、更加乐观。