阿兹夫定治疗新型冠状病毒感染的研究进展

魏丽春(综述)

2019年12月,新型冠状病毒感染(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)在湖北省武汉市暴发。截至 2023年5月17日,全球已有766 440 796例确诊病例,死亡人数达6 932 591例[1]。严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)属于冠状病毒科正冠状病毒亚科,其基因组被包膜并包含在大小为26～32 kb的单链RNA中[2]。SARS-CoV-2感染早期可能无症状,但若未及时干预则可能出现重症肺炎、呼吸困难或器官功能障碍,甚至死亡[3]。因此,高效抗COVID-19药物的研发与筛选尤为重要,而对已知药物的筛选也是主要研究热点。

阿兹夫定(Azvudine)是一种核苷类似物,具有广谱抗病毒活性,化学名为1-(4-叠氮-2-脱氧-2-氟-β-D-呋喃核糖基)胞嘧啶,分子式为C9H11FN6O4,相对分子量286.22,结构式[4]见图1。

图1 阿兹夫定通过激酶催化转化为相应的活性核苷三磷酸

病毒的生命周期大致可分为黏附、进胞、DNA/RNA 的释放、DNA/RNA的传递、组装和出胞几个阶段。作为一种前体药物,阿兹夫定可以模拟天然核苷,进入人体后在RNA合成过程中嵌入病毒RNA,在胸腺内转化为阿兹夫定三磷酸,并抑制人类免疫缺陷病毒1(human immunodeficiency virus 1, HIV-1)RNA依赖的RNA聚合酶病毒的复制[4-5],具体活性结构见图1。

阿兹夫定于2021年7月21日获中国食品药品监 督管理局(药监局)批准,用于治疗艾滋病(XZXK-2021-214),在为期48周的口服治疗中显示出良好的疗效和安全性。2022年7月25日,国家药监局有条件批准阿兹夫定用于治疗COVID-19,使其成为中国首个批准上市的国产口服抗病毒药物。8月9日,阿兹夫定获国家卫生健康委员会、国家中医药管理局批准,列入《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(第九版)》,用于治疗普通型COVID-19成人患者,并于8月12日获国家医保局批准,列入医保目录。本研究对阿兹夫定的国内外研究进展进行综述,以期对未来的临床用药提供参考。

1 药代动力学

目前尚缺乏阿兹夫定用于治疗COVID-19的药代动力学研究数据,现有的数据来自动物实验和HIV感染患者的研究。

1.1 吸收 HIV感染者连续7 d口服阿兹夫定,分为2 mg(每日2次)和4 mg(每日1次)2组进行临床试验,结果显示,2 mg组患者体内阿兹夫定有一定蓄积,4 mg组患者则基本无蓄积;空腹与餐后服用比较,不良事件(adverse event, AE)发生率相近[6]。

SD大鼠单次灌胃阿兹夫定0.26、0.52、1.04 mg/kg 后,雌性大鼠血浆中药物的消除半衰期(t1/2z)为4.50～7.00 h,达峰时间为1.50～2.50 h,峰浓度(Cmax)和曲线下面积(area under curve, AUC)均随剂量的增加而增加,基本符合线性动力学特征;雄性大鼠血浆中药物的t1/2z为2.43～3.14 h,达峰时间为1.67～2.67 h,Cmax和AUC0-t均随剂量的增加而增加,基本符合线性动力学特征。SD大鼠经口灌胃阿兹夫定的绝对生物利用度为82.49%～90.14%。雌雄大鼠经口灌胃阿兹夫定,药代动力学参数t1/2z、Cmax和AUC0-t有一定差异。Beagle犬单次灌胃阿兹夫定0.05、0.1、0.2 mg/kg后,t1/2z为3.61～4.92 h,达峰时间为0.67～0.83 h,药代动力学过程符合线性动力学特征,雌雄无差异。

1.2 食物对口服吸收的影响 餐后单次口服阿兹夫定与空腹单次口服阿兹夫定的Cmax、AUC0-t、AUC0-∞几何均数的比值分别为142.54%、163.71%和114.92%,其中90%CI分别为78.45%～258.98%、109.92%～243.80%和58.19%～226.93%,不在80.00%～125.00%范围内,且AUC0-t的90% CI不包含100%,表明餐后给药可提高阿兹夫定在体内的暴露程度。因此,建议在空腹条件下服用阿兹夫定。

1.3 分布 大鼠单次灌胃阿兹夫定后,胸腺分布最多,脾脏次之,心、肝和肺等其他组织较少。阿兹夫定与人、犬及大鼠血浆蛋白的结合程度较低。

1.4 排泄 大鼠单次灌胃阿兹夫定后,主要以原形通过肾脏排泄。HIV感染者单次空腹口服阿兹夫定,0～12 h的排泄量占总排泄量(0～24 h)的70%以上。随着给药剂量的增加,尿中阿兹夫定总排泄量增加。单次口服2 mg或5 mg阿兹夫定后,分别对药代动力学参数及尿排泄率进行性别t检验,结果显示,在同一剂量组内,男性与女性的差别无统计学意义[7]。

2 药效学

阿兹夫定可以抑制SARS-CoV-2和HCoV-OC43冠状病毒,半数效应浓度(EC50)介于1.2～4.3 μmol/L,具体取决于病毒或细胞,选择指数(selection index, SI)为15～83。大鼠口服阿兹夫定后显示出显著的胸腺归巢特征,其三磷酸盐(阿兹夫定的活性形式)主要集中在胸腺和外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)中。阿兹夫定(0.07 mg/kg,qd,口服)治疗感染SARS-CoV-2的恒河猴,可降低病毒载量,恢复胸腺免疫,改善淋巴细胞分布,减轻炎症和器官损伤,并可减轻X线胸片中的毛玻璃混浊现象[8]。

3 临床疗效评价

COVID-19的主要病理生理学机制是发病后数天内的病毒增殖,以及此后7 d左右引发的宿主免疫炎症反应。因此,疾病早期给予抗病毒或中和抗体的药物,或中重症患者发病7 d后给予抗炎药物,就显得尤为重要。此外,病毒的载量与症状的严重程度有关,轻度症状一般开始于峰值后1 d,中重度症状一般开始于峰值后2 d,确诊后尽早使用抗病毒药物或可尽快降低病毒载量的峰值,从而改变疾病进程。

临床研究表明,与标准抗病毒治疗相比,阿兹夫定治疗轻型和普通型COVID-19患者可以缩短核酸转阴的时间。一项初步研究阿兹夫定治疗轻型和普通型COVID-19的随机、开放和对照临床试验的数据表明[9],对于初诊患者,阿兹夫定治疗后连续核酸测试结果均为阴性的时间比标准抗病毒治疗平均缩短4.5 d,且未观察到药物相关不良反应。这项研究共纳入20例轻型和普通型COVID-19患者,并随机分为接受阿兹夫定+对症治疗组(阿兹夫定组,10例)或标准抗病毒+对症治疗组(对照组,10例),2组首次核酸转阴时间分别为(2.60±0.97)d(1～4 d) 和(5.60±3.06) d (2～13 d)(差异为-3.00 d,95%CI：-5.13～0.86,P=0.008)。

值得注意的是,在男性、65岁以下、发病后住院超过5 d、入院时患有严重COVID-19以及入院时接受抗生素治疗的患者中,阿兹夫定也表现出显著的临床获益[10]。这项研究最终纳入228例阿兹夫定接受者和228例奈玛特韦/利托那韦接受者,2组复合疾病进展结果的粗发生率分别为6.662/1 000人日和13.493/1 000人日(P=0.029)。2组的全因死亡率(P=0.183)、无创呼吸支持(P=0.068)和气管插管开始率(P=0.144)、重症监护病房入住率(P=0.144)的差别均无统计学意义。累积风险分析表明,与奈玛特韦/利托那韦治疗组比较,阿兹夫定治疗组复合疾病进展结果的风险较低(HR：0.51,95%CI：0.28～0.95,P=0.029)。

此外,一项回顾性队列研究[11]结果表明,阿兹夫定在治疗COVID-19和减少既往病症住院患者中显示出显著的临床效果。该研究共纳入2 118例患者,随访38 d,经匹配后选取245例阿兹夫定接受者和245例对照。结果显示,阿兹夫定能够降低复合疾病进展风险(HR：0.49,P=0.016),2组的全因死亡率差别无统计学意义(P=0.148)。

在与奈玛特韦/利托那韦治疗效果的比较中,阿兹夫定对住院的COVID-19患者也显示出显著的有效性[12]。该研究同样纳入2 118例COVID-19患者,随访38 d,匹配后选取281例阿兹夫定接受者和281例未接受氧疗的奈玛特韦/利托那韦接受者。结果显示,阿兹夫定降低了复合疾病进展(7.83/1 000人日vs14.83/1 000 人日,P=0.026)和全因死亡率(2.05/1 000人日vs5.78/1 000 人日,P=0.052)。总体而言,阿兹夫定对住院的 COVID-19 患者有效,尤其是年龄较轻、有过COVID-19病史、病情严重和接受抗生素治疗的患者。

4 安全性

阿兹夫定申请上市的技术审评报告[7]提到,阿兹夫定具有遗传毒性和生殖毒性。阿兹夫定的Ames 试验、CHL染色体畸变试验和体内小鼠微核试验结果均为阳性。此外,大鼠生育力与早期胚胎发育毒性试验结果显示,交配前后雌雄大鼠给药剂量为5.0 mg/kg,可引起孕鼠卵巢质量降低,吸收胎数、总丢失数(率)和着床后丢失率升高,未见其他雌雄生殖系统、生育力、交配、妊娠和胚胎发育毒性等影响,对雄鼠生育力的无明显损害作用剂量(no observed adverse effect level,NOAEL)为5.0 mg/kg,对雌鼠生育力及胚胎发育的NOAEL为1.5 mg/kg。

在上市后的临床应用中,阿兹夫定不良反应主要为发热、头痛、头晕、恶心、呕吐和腹泻,严重程度均为1级;多次给药的不良反应主要为头晕、恶心,严重程度为1～2级。安全性良好,未出现严重不良反应。阿兹夫定对基础疾病无明显不良影响,对老年患者未见明显不良影响,但用药期间需密切监测肝肾功能[6]。然而,近期也有病例显示,阿兹夫定可致窦性心动过速[13]。

临床研究表明,使用阿兹夫定易引起丙氨酸转氨酶升高、肾小球滤过率降低,具有临床意义的损伤率分别为2.6%和3.7%;中重度肾损伤患者使用校正剂量的阿兹夫定后,未见肝肾功能损伤加重[14]。此外,服用阿兹夫定后可能会出现中性粒细胞绝对值降低,总胆红素、天冬氨酸转氨酶和血糖升高,为正常用药反应,一般停药后可自行缓解。

总体而言,阿兹夫定的安全性较好,但仍可能存在不良反应。

5 药物相互作用

阿兹夫定为P-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp)底物及弱效P-gp诱导剂,合用P-gp底物(地高辛、达比加群酯和秋水仙碱)和P-gp抑制剂(伊曲康唑、伏立康唑和泊沙康唑等唑类抗真菌药,环孢素,蛋白酶抑制剂利托那韦,以及决奈达隆、胺碘酮、维拉帕米、克拉霉素和葡萄柚汁等),以及P-gp诱导剂(利福平、圣约翰草提取物)时需谨慎[15]。P-gp、多药耐药相关蛋白2(multidrug resistance associated protein 2, MRP2)和乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistance protein, BCRP)会影响阿兹夫定在小肠的吸收,而阿兹夫定则可调节P-gp、MRP2和BCRP的基因表达,增加P-gp的活性。

此外,有研究[16]表明,阿兹夫定在与其他抗逆转录病毒药物联用时,可增强其抗病毒活性。阿兹夫定在与6种FDA批准的抗逆转录病毒治疗药物共同使用的过程中,均显示出在EC50上对HIV-1IIIB感染的C8166细胞和HIV-1TC-1感染的PBMC的协同治疗作用。

6 特殊人群用药

6.1 妊娠期、哺乳期及育龄期妇女用药 目前,尚无孕妇及哺乳期妇女使用阿兹夫定的研究,不建议妊娠期和哺乳期患者使用。一项在巴西进行的随机、双盲和安慰剂对照的临床试验中,报道了1例在治疗后期怀孕妇女的严重不良反应[17]。建议育龄期患者在治疗期间和末次给药后4 d内应采取有效避孕措施。

6.2 儿童和老年人用药 目前,尚未对儿童及老年患者使用阿兹夫定进行临床研究。一般认为,儿童和青少年(<18岁)不建议使用。此外,老年患者(特别是患有基础疾病者)在使用阿兹夫定时,需密切监控肝肾功能,以防发生不良反应。

6.3 其他特殊人群用药 曾患有胰腺炎或合并病毒性肝炎的患者应慎用阿兹夫定治疗[18]。主要是因为阿兹夫定和拉米夫定结构相似,同属于核苷逆转录酶抑制剂,化学结构上是核苷类似物。参考拉米夫定的临床数据,曾有接受拉米夫定治疗后发生胰腺炎的案例报告。因此,对于曾患有胰腺炎的患者应慎用阿兹夫定[19]。此外,在有慢性乙型肝炎或丙型肝炎合并感染并使用联合抗反转录病毒治疗的患者中,发生严重的和可能致死性的肝脏不良事件危险性升高[20]。

7 总结与展望

自COVID-19感染暴发以来,广大科研和医务人员都希望通过开发高效、安全的抗病毒药物和疫苗来应对挑战。迄今为止,包括小分子疗法和单克隆抗体在内的多种药物已在全球范围内获批用于COVID-19治疗。大多数抗病毒药物针对的是SARS-CoV-2复制所必需的聚合酶和蛋白酶,而作为一种广谱抗病毒药物,阿兹夫定的三磷酸活性物可嵌入SARS-CoV-2的RNA合成过程中并抑制相关聚合酶,最终终止RNA复制。阿兹夫定可以治疗轻型和普通型COVID-19,也显示出治疗重症COVID-19的前景。

理想的治疗COVID-19的药物应具有以下关键特征：(1)优异的口服生物利用度和更长的血浆半衰期;(2)针对SARS-CoV-2及其变种的广谱活性;(3)足够的安全性,药物间相互作用较少,器官损伤少;(4)价格合理,可持续供应,并可在全球范围内供门诊患者使用。目前仍然缺乏使用阿兹夫定治疗COVID-19 的长期随访研究,存在遗传毒性和生殖毒性不明的隐患,也亟待补充阿兹夫定用于治疗COVID-19 的药代动力学研究数据。另外,SARS-CoV-2不断发生变异并形成新的亚型,因此,有必要深入研究SARS-CoV-2变体在免疫逃逸、受体结合方面以及对阿兹夫定疗效的影响,并持续密切关注其耐药性和抗病毒活性谱。

总而言之,阿兹夫定可以有效对抗当前的COVID-19 感染,未来也可能用于治疗其他冠状病毒感染及其相关的疾病。然而,现有抗病毒药物的潜在毒性以及SARS-CoV-2的变异可能会降低患者对现有药物的敏感度,这为阿兹夫定未来在治疗COVID-19上的应用带来了持续的挑战。因此,研究人员及医护人员仍需采取多方面的措施来解决这些问题。