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1981年6月5日美國CDC (Centers for Disease Control and Prevenition，疾病控制與預(yù)防中心)的MMWR (Morbidity and Mortality Weekly Report，發(fā)病率和死亡率周報)第一次公開了AIDS流行病：五名男同性戀被發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的免疫缺陷。三周后MMWR報導(dǎo)，在紐約和加州有26個男同性戀發(fā)現(xiàn)患卡波西肉瘤(Kaposi’s sarcoma)。1982年CDC引進(jìn)了AIDS這個術(shù)語，并確定了患AIDS的風(fēng)險。1984年AIDS的病原體確定為一種新的逆轉(zhuǎn)錄病毒，后來被命名為HIV。至1991年底，有51個國家發(fā)現(xiàn)HIV感染，WHO報導(dǎo)超過1千萬人被感染。同年CDC報導(dǎo)有在美國超過1百萬人感染HIV。至2015年底全球有3670萬HIV感染患者。
在HIV流行早期(1984年)，時任美國衛(wèi)生與人類服務(wù)部(HHS)部長Margaret Heckler就提出希望在2年內(nèi)完成AIDS疫苗的測試。不幸的是，期望中的疫苗并沒有出現(xiàn)，而尋求有效的抗病毒藥成為唯一選擇。由于缺乏經(jīng)驗，當(dāng)時僅發(fā)現(xiàn)用于治療皰疹病毒感染的阿昔洛韋，其他制藥公司很少涉及抗病毒藥的研發(fā)。BW (Burroughs Wellcome，Wellcome PLC的附屬子公司)開發(fā)了阿昔洛韋，并把HIV/AIDS作為其正在進(jìn)行的抗病毒項目的延伸。1984年底，BW研究人員發(fā)現(xiàn)，作為一種失敗的抗癌藥AZT(齊多夫定，1)，對替代的逆轉(zhuǎn)錄病毒具有活性，他們將化合物提交給美國國家癌癥研究所(NCI)確定其抗HIV的活性。1985年2月NCI確認(rèn)AZT具有抗HIV活性，BW公司立即向FDA提交IND。僅基于一個臨床試驗結(jié)果，1987年3月9月FDA就批準(zhǔn)AZT上市。盡管在批準(zhǔn)初期，圍繞著AZT劑量和臨床有效性存在大量的爭議，隨之對早期HIV患者進(jìn)行的系列試驗增強(qiáng)其有效性。然而，AZT卻因為其毒性和出現(xiàn)抗病菌株而走向末路。在BW公司內(nèi)部，他們覺得可能在6個月內(nèi)將有其他抗病毒藥獲得批準(zhǔn)以替代AZT，是以開始采取比較激進(jìn)的方式確定具有更好安全性和耐藥性的核苷衍生物。
而在外界，抗HIV的研發(fā)開始呈現(xiàn)競爭勢頭。1991年12月，地達(dá)諾新(DDI，2)批準(zhǔn)上市。1992年6月，扎西他濱(DDC，3)批準(zhǔn)上市，但是該藥的使用因其嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)毒性所限。在1994年之前，AZT、DDI和DDC是治療HIV/AIDS的唯一選擇。
1989年埃默里大學(xué)(Emory University)的Raymond Schinazi博士參加了第15屆AIDS國際研討會，會后帶給了Liotta博士一張描述BCH-189 (4)合成的海報，從此埃默里大學(xué)正式開展關(guān)于3-雜核苷抗病毒藥的研究。這份海報描述了BCH-189的合成，同時顯示其具有較好的抗HIV活性，并且無明顯的細(xì)胞毒性。但該報導(dǎo)BCH-189的合成收率非常低，并因此產(chǎn)生研究其構(gòu)效關(guān)系(SAR)的一個主要障礙，其最主要的問題步驟是立體糖基化反應(yīng)，產(chǎn)生α與β非對映體1:1的混合物。
因其僅β-異構(gòu)體能作為NRTIs，Liotta團(tuán)隊開發(fā)出一個通用的β-選擇性糖基化方法。先與SnCl4反應(yīng)，使氧硫環(huán)戊烷環(huán)選擇性絡(luò)合，以減少1,2-位與羥甲基的交叉反應(yīng)。這種絡(luò)合反應(yīng)強(qiáng)烈的阻止了α-面的甲烷硅基化。為了評估這種絡(luò)合反應(yīng)策略的可行性，Liotta團(tuán)隊從羥乙醛11制備了化合物13。與假說一致，化合物13的Vorbruggen糖基化反應(yīng)產(chǎn)生了不能分離的N-糖基化正位異構(gòu)體混合物。然而使用SnCl4在常溫下就可產(chǎn)生β-胞嘧啶化合物14。HPLC檢測其選擇性為β:α>300:1，可以預(yù)測該策略為合成2-脫氧核苷衍生物中3-雜核苷立體化學(xué)的糖基化提供了一種通用的方法。
根據(jù)上述反應(yīng)路線，Liotta團(tuán)隊制備出了具有抗HIV活性的化合物4，并由Schinazi實驗室對該化合物外周血單個細(xì)胞核(PBMCs)感染進(jìn)行確認(rèn)。由于Liotta與BW公司的Painter以及該公司一直進(jìn)行的激進(jìn)的NRTI計劃有長期的合作關(guān)系，Liotta將該化合物寄給Painter和進(jìn)一步證實其活性和無毒性的Furman。另外耶魯大學(xué)的Yung-Chi Cheng博士確認(rèn)4可以潛在地抑制乙肝病毒復(fù)制?？傊@些發(fā)現(xiàn)促使研發(fā)4作為一種抗HIV藥是件非常令人興奮的舉措，制備立體異構(gòu)體4并確定是否比消旋體具有更優(yōu)的活性和少毒性就變得非常緊迫。
之后，分解對映體4就變成一項高度競爭性的事情。Liotta以及其他團(tuán)隊共同努力，開發(fā)出許多方法獲得這些立體異構(gòu)體，或通過立體選擇合成，或通過手性解析途徑。在所有公開出版的報告中，4的立體異構(gòu)體的抗HIV活性基本均等。但其(-)-4比(+)-4毒性更少，隨后(-)-4被命名為3TC(拉米夫定，Lamivudine)。令人驚喜的是，(-)-4擁有“非自然”和“L-核苷”的絕對構(gòu)型。曾經(jīng)一段時期許多研究人員都期望L-核苷比它們“自然”的D-相對物可能擁有更好的安全性。假定這些非自然的L-類似物在寄主(人類)轉(zhuǎn)錄過程中將不介入內(nèi)在的核苷或核苷酸，因為它們將不再與寄主的聚合酶聯(lián)結(jié)，同樣也將不會與HIV編碼逆轉(zhuǎn)錄酶聯(lián)結(jié)。不幸的是，這個假定告吹，這兒沒有靈丹妙藥！90年代早期，3TC的研發(fā)是Glaxo和Biochem制藥共同完成的。
在3TC的研發(fā)故事從一個非常有趣的發(fā)現(xiàn)到快速推進(jìn)至跨國臨床計劃的這個時期，Liotta團(tuán)隊正準(zhǔn)備制備一系列5-取代的嘧啶氧硫環(huán)戊烷核苷類似物并評估其抗HIV性能。除了一個化合物外，這些取代物都被證明無活性。5-F取代物，隨后被命名為FTC，展現(xiàn)出了與3TC一樣好的抗HIV活性/毒性性能。隨后Painter和Furman確定了FTC與3TC一樣，可潛在的抑制HBV病毒復(fù)制?；谶@些初步的結(jié)論，埃默里大學(xué)(Liotta /Schinazi)和BW公司(Painter /Furman)達(dá)成科研合作，致力于研發(fā)FTC用于治療HIV和HBV。在18個月內(nèi)這個科研合作達(dá)成一個許可協(xié)議：BW公司將研發(fā)該化合物(研發(fā)代號524W91)，用于治療HIV和HBV的病毒感染。
BW團(tuán)隊非常急切開啟了FTC研發(fā)之旅，在吹噓其合成路線的優(yōu)點之后，就要求Liotta團(tuán)隊制備200g消旋體FTC，用于開始生成數(shù)據(jù)以供公司內(nèi)部評估其項目狀態(tài)。獲得這個狀態(tài)將會觸發(fā)完成所有提交IND所需文檔的物力和財力的有效性，若FDA同意所提供的數(shù)據(jù)，將第一時間開啟臨床I期試驗。由Liotta團(tuán)隊快速制備FTC，BW團(tuán)隊則開展嚴(yán)格的藥效和藥代評估。實驗證實該化合物非常有效，擁有良好的口服生物利用度，更重要的是還擁有一個非常純凈的毒性性能。如BW團(tuán)隊無根據(jù)的描述：FTC將被胞苷(或脫氧胞苷)脫氨酶脫去氨基，隨后糖基化產(chǎn)生細(xì)胞毒素劑5-FU。
接下來的研究是如何獲得多克級數(shù)量的FTC對映體。埃默里團(tuán)隊大多數(shù)人專注于或立體選擇合成對映體，或動力解析途徑，而Liotta團(tuán)隊更傾向于前者，因為他們使用消旋合成法從內(nèi)酯中得到富含對映體。但是，當(dāng)他們嘗試合成的時候，僅僅生成了消旋體FTC，追溯其外消旋作用的原因是顯而易見的。SnCl4的絡(luò)合增強(qiáng)了S原子的核仁分離，因而允許一個立體無規(guī)的C-S鍵比分子間糖基化更快速的打開和重合。
實驗證明動力解析途徑更成功，在測試一系列蛋白水解酶和5-烷基酯的組合物后，Liotta團(tuán)隊獲得了一條高效途徑：在pH8的緩沖乙腈中，用豬肝酯酶可以高效對映選擇性水解消旋FTC丁酸酯。
一旦轉(zhuǎn)換率達(dá)到50%，水解反應(yīng)就顯著變慢。通過CHCl3萃取，使用丁酸酯有助于從中間體中分離出未反應(yīng)物質(zhì)。將該方法應(yīng)用于生產(chǎn)多克級數(shù)量的對映體純(-)-FTC時，證實非常有效。令人驚喜的是，兩個FTC對映體都沒有展現(xiàn)出任何細(xì)胞毒性。隨后臨床前研究以一種輕快的步伐進(jìn)行中，直到BW驚人的發(fā)現(xiàn)，在HIV片段研究過程中，(-)-FTC被一個單體抗突變體M184V快速選擇，與野生型病毒相比，其敏感性少500-1000倍。Painter以其永生難忘的問候電話通知Dennis Liotta：“Dennis，F(xiàn)TC is dead！”那一刻，似乎看到埃默里和BW團(tuán)隊多年的努力化為灰燼。
幸運(yùn)的是，烏云背后仍有一絲幸福線。兩個獨立研究小組同時進(jìn)行體外試驗，評估氧硫環(huán)戊烷核苷類似物3TC和FTC與其他NRTIs組合的影響。Mathes等人將已經(jīng)和未經(jīng)AZT治療的病人中分離的細(xì)胞，放入淋巴細(xì)胞培養(yǎng)基系統(tǒng)中用3TC/AZT和FTC/AZT組合物進(jìn)行測試。加入3TC或FTC之后的AZT對耐藥突變的病毒具有協(xié)同和活性。Tisdale等人證實AZT/FTC組合物可以顯著延緩野生型病毒的耐藥病毒的出現(xiàn)?；谶@些數(shù)據(jù)，這些作者建議用AZT與一種氧硫環(huán)戊烷核苷類似物組合治療HIV/AIDS。隨后4個獨立的臨床試驗證實AZT-3TC組合對已經(jīng)和未經(jīng)AZT治療的病人有效。1997年9月26日FDA批準(zhǔn)一個復(fù)方組合物Combivir (AZT300mg+3TC150mg)上市，用于治療HIV感染。
1995年9月，BW公司向FDA提交關(guān)于524W91 ((-)-FTC)的IND，10月開啟臨床I期試驗。試驗在18名CD4值>200的HIV感染者中進(jìn)行。HIV陽性志愿者隨機(jī)接受了6個從200-1200mg單獨遞增的524W91或安慰劑的口服劑量(200/ 400/ 600/ 800/ 1000/ 1200mg)，每種劑量都至少間隔6天服用。通過對比一種劑量與高脂肪膳食聯(lián)用而另一劑量處于禁食狀態(tài)，觀察食物中藥代的影響。在這些試驗中，沒有觀察到524W91的副作用，其藥代動力學(xué)因小的個體差異呈線狀，由此開啟了臨床II期試驗。
1995年1月23日Glaxo PLC公司擬以$140億收購Wellome PLC公司，當(dāng)兩個公司完成合并時，在制藥和醫(yī)療衛(wèi)生部門的合并成為當(dāng)時前三大交易。Wellcom公司23億歐元的銷售額對Glaxo公司57億歐元來說是一個非常引人注目的加成，合并后其銷售額達(dá)83億歐元。合并后股東發(fā)生變化，同時通過減少7105個工作崗位來降低生產(chǎn)成本，其中包括1953個研發(fā)(R&D)崗位。這個收購是多層面的，其中最引人注目的部分包括收購產(chǎn)品和專利權(quán)以確保GlaxoWellcome成為世界領(lǐng)先的抗病毒公司。由于Glaxo PLC正在開發(fā)另一氧硫環(huán)戊烷核苷類似物3TC，兩公司合并提供了一個阻礙競爭性產(chǎn)品(-)-FTC研發(fā)機(jī)會 ，F(xiàn)TC研發(fā)自此中斷。
1996年，作為BW公司HIV核心研發(fā)團(tuán)隊，以David Barry博士為首的研發(fā)團(tuán)隊離開了GloxaWellcome公司，并成立一個新的生物技術(shù)公司--三角制藥(Triangle Pharmaceuticals Inc.)。三角制藥策略的一個關(guān)鍵就是許可并快速重啟FTC研發(fā)。當(dāng)GloxaWellcome放棄FTC研發(fā)時將研發(fā)和權(quán)益歸還給埃默里大學(xué)，至1996年4月底，三角制藥獲得FTC研發(fā)和商業(yè)化的許可。但是，其GloxaWellcome的數(shù)據(jù)(在合并前由BW公司產(chǎn)生的數(shù)據(jù))、藥品、專利權(quán)都需要跳躍式啟動項目。為了推動臨床研發(fā)，三角制藥在1997年8月提交一份新的IND，并快速開始一系列I/II期臨床研究，同時用最佳劑量對HIV和HBV進(jìn)行關(guān)鍵藥效試驗。這些研究結(jié)果進(jìn)一步支持藥品的安全性和耐受性，同時確定治療HIV感染的最佳劑量為200mg/天。在為期10天的II期研究中，80名HIV患者被隨機(jī)分配到四種劑量之一(25/ 100/ 150/ 200mg)，每日一次。200mg/天的劑量顯示了出眾的病毒抑制，其HIV-1血漿的整體減少比服用150mg/2次/天的3TC效果還好?；谶@些結(jié)果，200mg/天的劑量進(jìn)入了III期HIV關(guān)鍵臨床試驗。在HBV患者中大量的研究中確認(rèn)，在之后的HBV研究中將200mg/天的劑量作為最佳劑量。1998年8月，F(xiàn)TC被授予“快速通道”。
80年代治療HIV為單一療法，1996年美籍華裔科學(xué)家何大一提出HAART，是通過三種或三種以上的抗病毒藥物聯(lián)合使用來治療HIV的療法，也稱為雞尾酒療法。HAART極大的減少了與HIV感染和AIDS相關(guān)的發(fā)病率和死亡率。在HAART成為標(biāo)準(zhǔn)療法同時，F(xiàn)TC進(jìn)入III期，其關(guān)鍵藥效試驗采用FTC與其他兩種已批準(zhǔn)的抗病毒藥組合。最終，基于48周的臨床試驗(FTC-301 & FTC-303)的積極數(shù)據(jù)，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了FTC。這兩個試驗，都達(dá)到主要終點：血漿中病毒的減少，表現(xiàn)為免疫功能的CD+4細(xì)胞數(shù)值的增加。
這兩個III期臨床結(jié)果都為正面，即兩個研究都達(dá)到主要終點，在三種藥品組合中，當(dāng)與每日兩次的司他夫定(d4T)和3TC直接對比時，F(xiàn)TC被證實具有同等或更優(yōu)的抗HIV活性。在FTC-301試驗中，F(xiàn)TC/地達(dá)諾新/依發(fā)韋侖組合物對比司他夫定/地達(dá)諾新/依發(fā)韋侖組合物，該試驗招募了571名抗逆轉(zhuǎn)錄病毒未經(jīng)治療的患者。經(jīng)過48周的治療，以達(dá)到病毒載量低于50 copies/ml為標(biāo)準(zhǔn)，接受FTC治療的患者中有78%，而接收司他夫定治療的患者為59%；另外CD4+細(xì)胞響應(yīng)值，F(xiàn)TC受體增加了168 cells/ μL，司他夫定受體增加了134 cells/ μL。而FTC-303試驗則是以一天兩次的3TC和一天一次的FTC在相同的背景下對比安全性和有效性。研究表明，患者從一天兩次成功轉(zhuǎn)換成一天一次的藥物治療方案?；谏鲜鰯?shù)據(jù)，2002年9月三角制藥向FDA提交NDA申請。
第三個臨床III期試驗FTC-302，于1999年8月在南非共和國開展，該試驗為支持批準(zhǔn)FTC用于治療HIV感染，擔(dān)當(dāng)了第二關(guān)鍵研究的重任。該試驗為隨機(jī)雙盲試驗，為期48周治療，以200mg/天的FTC和150mg/2次/天的3TC進(jìn)行療效對比。這兩種藥都與司他夫定組合，一組與奈韋拉平組合治療基線病毒載量<100000 copies/ml的患者，另一組與依發(fā)韋侖組合治療基線病毒載量>100000 copies/ml的患者。2000年4月，三角制藥收到一封來自南非藥品控制委員會(MCC)的信：由于出現(xiàn)許多與肝臟相關(guān)的嚴(yán)重副作用事件包括兩名婦女死于肝炎，MCC要求三角制藥終止FTC-302試驗。同月，F(xiàn)DA發(fā)布關(guān)于FTC的臨床試驗暫停(Clinical Hold)。試驗中斷后，研究發(fā)現(xiàn)大量發(fā)生與肝臟相關(guān)的副作用事件都發(fā)生在包含奈韋拉平的藥物治療方案的患者身上。兩名死亡的患者(一名隨機(jī)接受FTC，另一名隨機(jī)接受3TC)都同時接受奈韋拉平的治療?；跀?shù)據(jù)分析得出結(jié)論：發(fā)生肝臟毒性歸因于奈韋拉平。最終，MCC與三角制藥達(dá)成一致，完成FTC-302試驗，隨后根據(jù)MCC認(rèn)可書，三角制藥請求FDA取消臨床試驗暫停。然而，請求書被拒，而從試驗得到的數(shù)據(jù)雖然強(qiáng)烈的支持了FTC的藥效，仍不能被用于批準(zhǔn)。
當(dāng)FTC臨床研究持續(xù)進(jìn)行時，一個研發(fā)的關(guān)鍵阻礙出現(xiàn)了。1996年7月23日，埃默里大學(xué)關(guān)于氧硫環(huán)戊烷核苷第一個專利公開的日子，埃默里大學(xué)起訴GlaxoWellcome和Biochem公司專利侵權(quán)，聲明了3TC的所有權(quán)，同時提平行訴訟，聲明了FTC的所有權(quán)。兩被告反訴，在美國佐治亞州北部地區(qū)法院和美國專利商標(biāo)局(USPTO)開始了一系列復(fù)雜的訴訟，直至六年后才完全結(jié)束訴訟。正如1996年8月在亞特蘭大商業(yè)紀(jì)事中提及這些訴訟：“在爭論中隱現(xiàn)的問題是：埃默里大學(xué)是否在尋求禁令以停止銷售3TC。”基于對HIV感染患者倫理考量，埃默里沒有尋求禁令，甚至愿意更快速解決關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)的爭論糾紛。
1999年5月7日，當(dāng)GlaxoWellcome公司將FTC全球范圍內(nèi)排他性授權(quán)許可給埃默里大學(xué)和三角制藥，包括FTC研發(fā)和臨床數(shù)據(jù)，藥品，專利權(quán)，第一部分的爭論解決了。同時在FTC訴訟中埃默里與GlaxoWellcome達(dá)成一致，共同豁免專利權(quán)益。2002年6月6日，GSK (GlaxoSmithKline)、Shire和埃默里大學(xué)聲明達(dá)成一個全球協(xié)議，解決了與3TC和FTC相關(guān)的所有專利爭議：埃默里大學(xué)獲得Shire的現(xiàn)金和關(guān)于FTC的專利許可；Shire和GSK公司獲得埃默里大學(xué)關(guān)于的3TC專利許可。隨著圍繞FTC相關(guān)的專利爭議的解決，F(xiàn)TC的臨床研發(fā)終于可以毫無疑問地完成。
與此同時，制藥和生物技術(shù)部門的合并持續(xù)影響著FTC的研發(fā)。2002年12月4日，吉利德科學(xué)(Gilead Sciences，NASDAQ：GILD)聲明已簽署協(xié)議：他們將收購三角制藥。2003年1月23日收購?fù)瓿桑舜谓灰最~約為4.64億美元。除了買下三角藥制藥，Gilead公司還支付給埃默里大學(xué)5.4億美元，作為支付買斷FTC未來銷售提成收益的權(quán)利，埃默里拿出其中的2億美元作為獎勵金給Schinazi、Liotta和另一合作開發(fā)者Woo-BaegChoi。在收購三角制藥之前，吉利德已上市兩款抗病毒感染新藥：用于治療HIV感染的Viread(替諾福韋)和治療HBV的Hepsera(阿德福韋酯)。而三角制藥在研藥尤其是FTC，提供了增效和增值的機(jī)會。
結(jié)論
吉利德全面接管FTC的研發(fā)，并于2003年7月2日獲得FDA批準(zhǔn)上市，商品名：Emtriva，劑量：200mg，每日一次。一年之后，2004年8月2日FDA批準(zhǔn)每日一次的Truvada (FTC200mg + Viread300mg)上市，并快速成為治療HIV感染的一線治療藥，直至2006年7月12日FDA批準(zhǔn)每日一次的Atripla (FTC200mg+Viread300mg+依發(fā)韋侖600mg)上市，HIV治療的游戲規(guī)則才發(fā)生改變。對從一開始就介入HIV治療研發(fā)的人來說，Atripla成為游戲規(guī)則改變者：二十幾年的研究將AIDS從“死刑”變成可控的慢性疾病。
謹(jǐn)以此文向一直致力于藥物研發(fā)的堅守者們致敬！