杀微生物剂研究进展

张维娜，陆荣建，黄明宪，姜 和，

(1.重庆理工大学 药学与生物工程学院，重庆 400054;2.重庆前沿生物技术有限公司，重庆 400041)

众所周知，安全套的作用是通过非药物的形式阻止受孕，也是预防艾滋病等主要通过性传播途径感染的疾病(简称“性传播疾病”，英文简称“STIs”)的有效策略之一。然而目前，特别是在发展中国家的女性当中，艾滋病以惊人的感染率在人群中传播。既然安全套能够有效地预防性传播疾病，为何艾滋病的传播率仍在攀升呢?这一现象产生的原因主要有:①艾滋病的传播途径并不是单一的性传播途径，还包括血液传播、母婴传播等;②事实上，安全套并不能完全预防性病感染，根据2001年7月20日美国卫生和人类服务部(HHS)发布的报告，没有科学证据表明安全套能够完全预防大多数性传播疾病;③由于艾滋病毒具有高度的复杂性和变异性，会迅速逃避人体免疫系统的攻击，所以短期内很难研制一种高效的疫苗;④在现实生活中很多男性不愿用避孕套;⑤目前可行的HIV预防措施往往不适用于许多生活在贫困落后环境中的妇女。

近几年，一种新型预防性传播疾病的制剂——杀微生物剂出现在人们的视线里，在不久的将来可望成为安全套良好的代用品。

1 杀微生物剂的概念

杀微生物剂［1－2］是一类在性交前应用于阴道或直肠内、能够杀死或灭活引起疾病的病原体(如病毒或细菌)，并且可以预防HIV等性传播疾病(STIs)的天然的或人工合成的物质，常见的剂型有凝胶剂、乳膏剂、薄膜剂、栓剂等，主要分为避孕型和不避孕型2种。与男性安全套不同，杀微生物剂的使用可以在男性不知情的状况下由妇女自己控制使用，无需性伴侣的主动协同和知晓，在性交前使用，不影响自然性交过程，而且没有避孕作用的杀微生物剂可以使女性在受到保护的同时也能怀孕。另外，杀微生物剂也适用于肛交。理想的杀微生物剂一般满足以下几点:①无色无味;②成本和售价都较低廉;③一日多次使用和长期使用都较安全;④ 对多种STDs均有效;⑤ 快速起效，持续时间长，并且无刺激;⑥性伴侣无法察觉;⑦有避孕型和不避孕型2种类型;⑧不需医生处方便可得到。

2 杀微生物剂分类

根据杀微生物剂主要的作用机制，将其分为4类:细胞膜损伤剂(表面活性剂)、阴道防御增强剂、进入和融合抑制剂以及病毒复制抑制剂。

2.1 表面活性剂

表面活性剂通过破坏病原体的包膜或者外壳来使细菌和病毒失活。然而，这些化合物具有很低的选择性，在灭活病原体的同时对宿主细胞及阴道内原生菌群也有毒性，甚至能破坏阴道和直肠的粘膜上皮细胞的完整性，引起炎症反应和局部溃疡，病毒反而更容易侵入。因此，这类制剂一旦产生负作用，其使用后所产生的弊端远远大于益处，所以在选择使用这类制剂时要慎重考虑。当然，在低浓度下，这些产品对覆盖在阴道和直肠表面起保护作用的粘膜上皮细胞没有损伤作用。

Nonoxynol-9(N-9)是美国所有可以使用的非处方杀精子剂的活性成分，自20世纪50年代它就开始用于避孕。N-9是一种化学表面活性剂，它能够损伤精子细胞膜，杀死精子细胞。美国食品及药物管理局(FDA)咨询检查专项小组认为N-9是安全有效的避孕药［3］。N-9在市场上作为杀精子型避孕产品以几种不同的剂型销售，包括栓剂、泡沫剂、膜剂、凝胶剂、乳膏剂等。在1995年，除了使用避孕套外，大概有3.1%美国妇女在单独使用杀精子剂或采取其他避孕方法时意外怀孕［4］。基于人们对能够由妇女自主控制预防HIV/STIs的杀微生物剂产品的需求，研究者们十多年来苦心研究N-9是否为有效的阴道杀微生物剂［5］。一个由世界卫生组织(WHO)在2001年召集的国际科学家专项小组对所公开的所有科研成果进行了评判，判断N-9不能用于HIV/STIs的有效预防。

SavvyTM(C31G)是继N-9之后第2代具有广谱活性和低毒性的杀微生物剂。C31G是一种克分子数相等的酸碱兼性的两性混合物，其表面活性分子是C14烷基胺氧化物和C16烷基三甲铵乙内酯，这2种物质分子中都同时存在正、负电荷中心，均为两性表面活性剂。C31G是广谱抗菌剂和杀精 子 剂［6－9］。然 而，像 N-9 一样，C31G 对HPV［7］(Human Papillomavirus，人类乳头瘤病毒)无活性。

2.2 阴道防御增强剂

通过增强或维持妇女阴道天然的酸性防御能力，或者通过增强对阴道具有保护性的微生物的繁殖，使阴道维持抵抗STIs和HIV等病原体的酸性环境。这类杀微生物剂的概念性产品包括BufferGelTM、AcidformTM、MucoceptTM以及一个能在阴道不断产生乳酸的乳酸菌产品。

BufferGelTM是由ReProtect和LLC研发的一种pH值为 3.9～4.0的水溶性凝胶，它能够缓冲2倍体积的精液［10］至 pH≤5.0。5 mL BufferGel能酸化3倍的平均射精量。当BufferGel与精液按1∶1混合时，缓冲液 pH 值为4.5～5.0;当 BufferGel与精液按3∶1 混合时，缓冲液 pH 值［11］为5.3 ～5.7。缓冲剂(聚羧乙烯974)是聚丙烯酸交联的高分子化合物，在许多制药剂型中常被用作凝胶剂或薄片制剂［12］。BufferGel的活性成分是聚羧乙烯1974P释放的氢离子［12］。BufferGel具有杀精子作用［10］，也可以杀 HIV［13－16］病毒和 II 型单纯疱疹病毒［17］，并且在小鼠阴道模型中有抗单纯疱疹病毒和沙眼衣原体的作用［18］。

Acidform［19］呈 轻微 的 灰 白 色，pH 值 约 为3.55，它是由凝胶剂、缓冲盐、保湿剂、防腐剂、水组成的有专利权的混合物。Acidform具有酸性缓冲作用、生物黏着性以及黏性保持特性，能够保持阴道酸性环境，形成保护圈覆盖阴道、子宫颈上皮细胞，提供酸性长期保护屏障。

2.3 进入和融合抑制剂

这类制剂提供一种物理屏障来阻碍HIV及其他病原体与靶细胞的接触和粘附。它们具有高度多样性，其中一部分是非特异性阻断剂，意味着它们不是抑制特异性的病毒性病原体和基因表达产物，而是可以作用于多种生物体的制剂。有一些该类制剂是通过与病原体发生粘附，阻止它们与宿主细胞结合。其他的能结合到宿主靶细胞上，形成一层保护性包被层，阻止病原体与之结合［20－26］。

聚阴离子 PRO 2000(多聚萘磺酸)阻碍HIV gp120结合主要受体CD4［27］。聚阴离子凭借其高度亲和力结合HIV gp120，并且抑制V3定向的单克隆抗体(MAb)对 gp120 的结合［20，23，26，28］。重要的是，仅接受使用PRO 2000的女性子宫颈和阴道的洗出液在体外试验中很明显地抑制了HIV和HSV的活性，并且没有出现明显的和强烈的免疫应答［24－25］。在子宫颈组织外植体模型中，PRO 2000 有效地抑制了 HIV-1 X4 和 R5 病毒［21－22］，并且通过游走性的树状突细胞(DC)抑制病毒的扩散［21］。

VivaGel的活性成分SPL7013是一个以人工合成分子为基础的杀微生物剂。SPL7013对人类免疫缺陷病毒HIV-1和HIV-2，以及单纯疱疹病毒具有广谱活性，阻碍这些病毒进入宿主细胞［29－33］。SPL7013 抑制 HIVBa-L 在人类子宫颈细胞培养基［31］和结肠直肠的外植体培养基［29］内的复制。SPL7013被证实对子宫颈和结肠直肠的上皮细胞、外周血单核细胞(PBMCs)以及巨噬细胞是低毒性的，并且不会损害极化的上皮细胞的抵抗能力［32］。

Cellulose sulfate(CS/Ushercell)由加拿大Polydex制药公司与 CONRAD以及美国 Rush大学TOPCAD项目组合作开发，是一种长链的硫酸化多聚糖(～1，900kDa)［34］，具有广谱的杀微生物活性。Cellulose sulfate阻止HIV-1与宿主靶细胞结合和/或融合，能与靶细胞竞争结合 HIV［40－41］。Cellulose sulfate在体外试验中能够抑制HIV、人乳头状瘤病毒、单纯疱疹病毒类型1(HSV-1)、HSV-2、沙眼衣原体、淋病奈瑟氏菌［35－39］。

2.4 病毒复制抑制剂

病毒复制抑制剂是通过阻止病原体在它们进入的细胞中进行大量复制来发挥作用的。这些小分子抑制剂通过局部扩散至潜在的靶细胞来阻止HIV感染宿主细胞。然而，通过抗原递呈细胞的迁移过程来运送病毒可能导致病毒摆脱反转录酶抑制剂的抑制，而抗微生物药物快速扩散进入血液循环可能导致药物被稀释并产生潜在毒性。对病毒复制抑制剂抗病毒能力的研究也应该和这些因素联系起来考虑。

近期数据显示:HIV可以在阴道分泌物中继续复制。尽管阴道分泌物局部浓度对病毒复制过程中RNA残基的影响尚不明确，但它可能暴露在包含反转录酶的杀微生物剂中。

Tenofovir(PMPA凝胶)是腺苷核苷酸类似物，对逆转录病毒有强大的拮抗活性，其最初是作为预防剂在猴子体内进行研究与试验，随后被研制成口服制剂，即替诺福韦(富马酸替诺福韦二吡呋酯，Tenofovir Disoproxil Fumarate，TDF，商品名为Viread，是一种由美国Gilead Sciences公司生产的新型核苷酸类逆转录酶抑制剂NRTIs，通过抑制HIV-1逆转录酶的活性抑制 HIV病毒复制)。Tenofovir凭借其有效抑制病毒复制能力、良好的安全性和长久的半衰期成为第1个被研制成的杀微生物凝胶剂，成为抗逆转录病毒药物的理想选择［42－43］。

UC-781是一种非核甘逆转录酶(RT)抑制剂(NNRTI)，与RT有很高的亲和力，具有潜在的杀微生物活性［44］。这类具有疏水性、紧束缚力的NNRTI化合物 (包括 UC-781、TMC120、DABO、MIV-150)能够很容易地穿过隔膜，并不可逆地灭活 RT［45］。UC-781 起初是由 Uniroyal Chemical(现在的Crompton)研发的一种抗逆转录病毒制剂，然而其低生物利用度阻止了它在治疗领域的发展应用［46］。事实上，UC-781的这一性质在某些方面是有利的，当传递足够的药物以预防粘膜感染时，它能够限制系统吸收［46］。UC-781能够保护预处理过的细胞，避免在随后缺少药物时HIV-1的感染［47－49］。另外，用 UC-781 处理被感染的细胞，不论是初级外周血单核细胞还是HIV细胞系，都会导致弱化病毒的释放。而且，有研究表明，UC-781的直接杀病毒活性具有浓度依赖性。

3 杀微生物剂的研究进展

目前，200多种典型杀微生物剂候选药正处于临床前研究阶段，这些候选药不只是针对HIV-1设计的，它们还可以治疗和预防其他STIs。除此之外，以下这些化合物(如表1所示)正处于临床试验阶段，如VivaGel(SPL7013，临床 I期)，Tenofovir/PMPA(分别在临床 I、IIb、Ⅲ期)，Dapivirine(TMC120，临床 I/II期)等。

表1 正在进行和计划进行的典型杀微生物剂候选药临床试验情况

续表

4 展望

自1981年世界第1例艾滋病病毒感染者被发现至今，在短短近30年间，艾滋病在全球肆虐流行，已成为重大的公共卫生问题和社会问题，引起世界卫生组织及各国政府的高度重视。杀微生物剂的研究开发已被联合国艾滋病规划署和世界卫生组织定为全球优先发展的策略。一些国家和地区已积极行动起来:欧洲议会批准了增加对杀微生物剂的研究经费，明确了开发该类产品在艾滋病防治计划中占有的重要地位;法国国家艾滋病研究所新建了杀微生物剂工作组，专门资助该类产品的开发;美国国会将为杀微生物剂立法，把该产品的研究经费预算大幅提高;美国比尔·盖茨基金会拿出2 500万美元专门资助研究开发外用微生物杀灭剂，美国艾滋病基金会与洛克菲勒等基金会也都加入了这一资助行动。中国卫生部从2005年就把杀微生物剂的研究作为“十一五”重大专项给予积极支持，有多所高校、研究单位及企业在这方面的研究取得了可喜的进展。虽然截至目前为止，全球尚未有杀微生物剂产品上市销售，但越来越多的杀微生物剂产品进入了临床试验阶段，产品设计和给药途径的研究也逐步向前推进。尤其是Tenofovir，根据在南非开展的一项研究显示，内含抗HIV药物Tenofovir的阴道凝胶是一种有前途的可减少妇女HIV感染的安全有效的方法。Quarraisha Abdool Karim［54］及其同事报告了来自CAPRISA 004随机双盲临床试验的结果，这是一个在南非的城市和农村妇女中所开展的为期近3年的试验。该试验测试了这种凝胶预防HIV感染的功效。研究人员报告说，与使用安慰剂的女性相比，该Tenofovir凝胶使得HIV感染减少了39%，而在那些能坚持使用该凝胶的女性中，HIV的感染则可减少54%。Tenofovir Gel的这一研究成果给杀微生物剂研究领域的工作人员以很大的鼓舞，使我们更加坚信在不久的将来，杀微生物剂必成为一颗璀璨的新星，为人类卫生事业作出不可估量的伟大贡献。

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