在人類漫長的文明演進史中,三年或許不過是彈指一揮間,如同歷史長河中泛起的一朵不起眼的浪花。然而,對于親歷了2019年至2022年這段疫情時光的全球數十億人口而言,這三年卻如同被無限拉長的慢鏡頭,每一刻都刻骨銘心,成為了集體記憶中難以磨滅的烙印。
在這場全球性的公共衛生危機中,科學界以前所未有的速度動員起來,從疫苗到治療藥物,一項項成果不斷涌現。如果說疫苗的快速研發是人類筑起的第一道防線,那么治療藥物的問世,則是刺向病毒核心的利劍。在眾多的治療方案中,輝瑞公司研發的口服抗病毒藥物——瑞派樂(Paxlovid,通用名:奈瑪特韋/利托那韋),以其卓越的療效和便捷的給藥方式,成為了扭轉戰局的關鍵角色,被譽為“新冠治療藥物的破局者”。
為什么我們需要口服藥?
盡管mRNA疫苗(如輝瑞/BioNTech的 Comirnaty 和 Moderna 的 Spikevax )以及滅活疫苗(如國藥、科興)的研發速度創造了奇跡,并在2020年底至2021年初陸續獲批上市 ,但全球抗疫形勢依然嚴峻。病毒的快速變異——從Alpha到Delta,再到傳染力極強的Omicron——使得疫苗建立的免疫屏障面臨持續挑戰。S蛋白(刺突蛋白)作為疫苗的主要靶點,是病毒變異最頻繁的區域,這導致針對早期毒株設計的抗體和疫苗保護力隨時間下降。
此外,治療端的選擇在疫情初期極為有限。瑞德西韋(Remdesivir)雖然獲得了批準,但作為注射劑,必須在醫院環境下使用,無法覆蓋廣泛的輕癥及暴露后預防人群 。單克隆抗體療法(如禮來的 bamlanivimab/etesevimab )雖然有效,但同樣需要靜脈輸注,且極易受病毒變異影響而失效 。
臨床迫切需要一種“新冠版的 達菲(Tamiflu)”——一種可以口服、常溫儲存、在社區藥房即可配藥,并且能夠針對病毒高度保守靶點進行廣譜打擊的小分子藥物。正是在這種巨大的臨床未滿足需求下,Paxlovid 應運而生。
![]()
Paxlovid結構式
一、生物引擎:解構病毒與藥物機理
1. 病毒的生命周期
要戰勝敵人,首先要了解敵人。新冠病毒(SARS-CoV-2)是一種具有包膜的單股正鏈RNA病毒。其結構精巧而致命,包含4種主要的結構蛋白:刺突蛋白(Spike protein,S蛋白)、膜蛋白(Membrane protein,M蛋白)、包封蛋白(Envelope protein,E蛋白)和核衣殼蛋白(Nucleocapsid,N蛋白)。
![]()
SARS-CoV-2結構
病毒的入侵與復制過程是一條精密的流水線:
(1)入侵:病毒表面的S蛋白與人體細胞表面的血管緊張素轉化酶2(ACE2)結合,誘導構象改變,通過內吞作用進入細胞。
(2)脫殼與翻譯:病毒釋放出基因組RNA。宿主細胞的核糖體將其識別為信使RNA(mRNA),直接翻譯出兩條巨大的多聚蛋白鏈——pp1a和pp1ab。這兩條長鏈包含了病毒復制所需的所有非結構蛋白,但它們此時連在一起,沒有任何功能,就像一串沒有被剪開的郵票。
(3)切割:這是最關鍵的一步。多聚蛋白必須被剪切成獨立的、有功能的蛋白質(如RdRp聚合酶、解旋酶等)。執行這一“剪切”任務的,是病毒自帶的兩種蛋白酶:木瓜樣蛋白酶(PLpro)和3C樣蛋白酶(3CLpro,又稱Mpro)。其中,3CLpro負責切割多聚蛋白上至少11個位點,是病毒復制絕對不可或缺的核心酶。
(4)復制與組裝:被剪切釋放出來的RdRp等酶組成轉錄復制復合體,合成新的病毒RNA,組裝成新的病毒顆粒,釋放出細胞去感染下一個目標。
2. Paxlovid的作用機制
在科學界,蛋白酶常被生動地比喻為“分子剪刀”(Molecular Scissors) 。在SARS-CoV-2的復制過程中,3CLpro就是那把不知疲倦地剪斷多聚蛋白鏈條的剪刀。如果這把剪刀失去了功能,病毒的復制機器就無法組裝,感染過程就會戛然而止。
Paxlovid的核心成分——奈瑪特韋(Nirmatrelvir),就是專門為這把“剪刀”設計的“強力膠水”。
靶點優勢:與頻繁變異的S蛋白不同,3CLpro在冠狀病毒進化史上高度保守。SARS-CoV-2的3CLpro與2003年SARS病毒的3CLpro在氨基酸序列上具有高達96%的同源性 。這意味著,針對該靶點設計的藥物不僅對所有新冠變異株(Alpha、Delta、Omicron)有效,甚至對未來可能出現的其他冠狀病毒也可能具備廣譜活性。
結合機制:奈瑪特韋是一種擬肽類抑制劑。它模擬了病毒多聚蛋白上的切割位點,誘騙3CLpro與其結合。一旦結合,奈瑪特韋分子中的“彈頭”(Warhead,一種特殊的化學基團)就會與3CLpro活性中心的半胱氨酸殘基(Cys145)形成共價鍵 。這種結合雖然在化學上是可逆的,但在生物體內足夠持久,能夠徹底鎖死酶的活性中心,使其無法再切割病毒蛋白。
3. 結構生物學的勝利:中國科學家的貢獻
在Paxlovid的開發故事中,一個常被大眾忽略但至關重要的里程碑是由中國科學家確立的。2020年1月,疫情爆發僅幾周后,上海科技大學的饒子和院士與楊海濤教授團隊就率先解析出了SARS-CoV-2主蛋白酶(Mpro/3CLpro)的高分辨率晶體結構(PDB ID: 6LU7)。
![]()
這一結構的快速解析并向全球公開,為輝瑞等制藥公司提供了精確的“敵軍地圖”。科學家們不再是盲目篩選,而是可以利用結構生物學數據,在原子水平上設計能夠完美契合蛋白酶活性口袋的分子。這是基于結構的藥物設計(Structure-Based Drug Design, SBDD)在應對突發公共衛生事件中的一次教科書級應用 。
2021年10月22日,《Protein & Cell》期刊刊登了一項由上海科技大學免疫化學研究所饒子和/楊海濤課題組與中國科學院上海有機化學研究所馬大為課題組合作完成的研究成果。這篇名為“Crystal structure of SARS-CoV-2 main protease in complex with protease inhibitor PF-07321332”的合作論文,報道了輝瑞(Pfizer)公司抗新冠臨床靶向藥物 PF-07321332 與病毒主蛋白酶1.6 ?高分辨率的晶體結構,并揭示了其抑制病毒靶點的精確分子機制。
![]()
SARS-CoV-2 Mpro與PF - 07321332復合物的結構
二、研發史詩:“光速”計劃背后的化學接力
1. 跨越17年的伏筆:SARS-1的遺產
Paxlovid 并非在2020年憑空誕生。它的根基深深扎根于2002-2003年的SARS疫情。當時,輝瑞 的科學家們啟動了一個針對SARS冠狀病毒3CL蛋白酶的抑制劑項目。他們合成了一種代號為PF-00835231的化合物 。
PF-00835231展現出了極強的抗病毒活性,但它有一個致命的弱點:口服吸收極差,只能通過靜脈注射(IV)給藥。隨著2003年SARS疫情的迅速消退,該項目失去了商業和臨床緊迫性,PF-00835231被封存進了輝瑞的化合物庫,成為了一只“蟄伏的猛獸”,靜靜等待著下一次危機的喚醒 。
2. 2020年的沖刺:從靜脈注射到口服藥片
2020年初,當新冠病毒基因序列公布后,輝瑞的藥物化學家Dafydd Owen及其團隊迅速意識到,當年的SARS-1抑制劑可能對SARS-CoV-2同樣有效。實驗數據證實了他們的猜想:由于兩種病毒蛋白酶的高度相似性,PF-00835231確實能有效抑制新冠病毒 。
然而,面對全球大流行,一款需要住院靜脈注射的藥物(如后來的PF-07304814)無法滿足輕癥患者居家治療的需求。團隊面臨的挑戰是:如何將這個只能靜脈注射的分子,改造成一個可以口服的小藥片?
這是一場與時間的賽跑。通常,這種藥物優化過程需要數年時間,但輝瑞啟動了代號為“光速”(Light Speed)的項目,要求將時間壓縮到極致 。
![]()
開發時間表比較(doi:10.1021/acscentsci.3c00145)
化學修飾的關鍵步驟:
(1)更換“彈頭”: 原分子PF-00835231使用的是羥甲基酮(hydroxymethyl ketone)作為與酶結合的“彈頭”。為了提高口服生物利用度和代謝穩定性,化學家們嘗試了多種替代方案,最終選定了腈基(Nitrile, -CN)。腈基彈頭具有適中的反應活性,既能與酶形成可逆的共價鍵,又足夠穩定,不易在消化道內被破壞。
(2)優化溶解度與滲透性:團隊通過系統性地減少分子中的氫鍵供體(Hydrogen Bond Donors),提高了藥物穿透細胞膜的能力,使其能夠從腸道被吸收進入血液。
經過僅僅幾個月的高強度攻關,2020年7月,輝瑞合成了PF-07321332,即后來的 奈瑪特韋(Nirmatrelvir)。這是一款具有劃時代意義的分子:它是首個專為SARS-CoV-2設計、具有高口服生物利用度的3CL蛋白酶抑制劑。
3. 利托那韋的加入:一種戰略性的妥協
雖然 奈瑪特韋 解決了口服吸收的問題,但它在人體內的代謝速度依然過快。它會被肝臟中的CYP3A4酶迅速分解,導致在血液中的有效濃度維持時間太短,無法持續壓制病毒 。
為了解決這個問題,輝瑞借鑒了HIV治療領域的經典策略——“增效劑”(Booster)。他們將奈瑪特韋與一種老藥——利托那韋(Ritonavir)——組合使用 。
利托那韋 本身是一種HIV蛋白酶抑制劑,但在此處,它不發揮抗新冠病毒的作用,而是作為CYP3A4酶的強效抑制劑。它就像一名“保鏢”,犧牲自己去抑制肝臟代謝酶,從而保護 奈瑪特韋 不被分解,使其在體內的濃度能夠長時間維持在治療水平之上。
![]()
CYP3A4 與利托那韋復合物的晶體結構
關于利托那韋的一段往事:利托那韋本身也擁有一段傳奇而驚險的歷史。1998年,其原研公司雅培(Abbott)曾遭遇了一場嚴重的“晶型危機”。當時,生產線上的 利托那韋 突然出現了一種新的、更穩定的晶體形式(晶型II),這種新晶型的溶解度極差,導致原有的膠囊制劑失效。這一物理化學現象甚至導致該藥一度被迫撤市,直到開發出新的制劑配方。這段歷史提醒我們,藥物研發不僅是生物學和化學的挑戰,更是物理藥劑學的精密工程。而在 Paxlovid 的開發中,輝瑞必須確保 利托那韋 的供應鏈萬無一失,這在大流行期間是一項巨大的物流挑戰。
三、臨床實證:EPIC-HR研究與“驚人”的數據
1. 決戰時刻:EPIC-HR研究設計
2021年7月,代號為EPIC-HR(高危患者新冠肺炎蛋白酶抑制評估)的II/III期臨床試驗正式啟動 。這項研究旨在評估 Paxlovid 在非住院、具有重癥高風險因素(如高齡、糖尿病、肥胖等)且未接種疫苗的成年感染者中的療效。
這是一個“不成功便成仁”的時刻。如果失敗,數十億美元的投入將打水漂,人類對抗疫情的希望也將再次破滅。
2. 數據說話:89%的生命守護
2021年11月公布的中期分析結果震驚了整個醫藥界,數據好到連獨立數據監測委員會都建議提前終止試驗,因為繼續給對照組使用安慰劑已經不再符合倫理。
![]()
最終數據顯示:
?主要終點:在癥狀出現3天內接受Paxlovid治療的患者中,與安慰劑組相比,住院或全因死亡的風險降低了89%。
?次要終點:在癥狀出現5天內接受治療,風險降低幅度仍高達88%。
?死亡率對比:在整個研究期間,Paxlovid治療組實現了零死亡(0例),而安慰劑組則有12例死亡 。
這些數據確立了 Paxlovid 作為當時全球最有效口服抗病毒藥物的地位。Dafydd Owen在回憶得知結果的那一刻時提到,那是一種“不可思議”的感覺,數月的實驗室鏖戰和不眠之夜終于轉化為了能夠拯救無數生命的現實 。
3. 監管綠燈與全球準入
基于上述臨床試驗結果,Paxlovid 于2021年12月22日在美國獲得緊急使用授權。隨后,于2021年12月31日在英國、2022年1月17日在加拿大、2022年1月28日在歐盟以及2022年2月10日在日本相繼獲得授權。2022年2月11日,Paxlovid 獲得中國應急附條件批準。
![]()
截圖來源:摩熵醫藥數據庫
四、全球競逐:Paxlovid的挑戰者們
雖然 Paxlovid 是領跑者,但它并非唯一的選手。全球藥企圍繞3CL蛋白酶和RdRp靶點展開了激烈的競爭,尤其是在亞洲市場。
1. 鹽野義的Ensitrelvir(Xocova)
日本鹽野義制藥(Shionogi)開發的 Ensitrelvir(恩斯特韋)是 Paxlovid 最強有力的競爭者之一。它同樣靶向3CL蛋白酶,但具有一個顯著的優勢:不需要 利托那韋 助推。
這意味著 Ensitrelvir 避免了復雜的藥物相互作用(Paxlovid 因利托那韋的存在,不能與大量常用心血管藥、降脂藥同服)。在名為SCORPIO-SR的頭對頭臨床試驗中,Ensitrelvir 展現出了不劣于 Paxlovid 的抗病毒活性,且安全性更好,特別適合那些長期服用基礎病藥物的老年患者。
![]()
按治療組劃分的個體患者病毒清除半衰期估計值(源:《柳葉刀傳染病》雜志)
2. 中國力量的崛起:先諾欣與樂睿靈
為了保障藥物供應安全,中國藥企在Paxlovid上市后迅速跟進,開發出了具有自主知識產權的3CL抑制劑。
?先諾欣(Simnotrelvir/Ritonavir): 由先聲藥業開發,其組合方式與 Paxlovid 類似(3CL抑制劑+利托那韋)。臨床數據顯示,其在縮短病程和降低病毒載量方面與 Paxlovid 相當,且價格更為親民(約750元人民幣 vs Paxlovid的1890元)。
?樂睿靈(Leritrelvir): 由眾生藥業開發,是另一種單藥或低劑量 利托那韋 聯用的3CL抑制劑,旨在進一步優化安全性和依從性。
?阿茲夫定(Azvudine): 雖然靶點是RdRp(逆轉錄酶/聚合酶),但作為中國首個獲批的國產口服藥,它在2022-2023年的疫情高峰中發揮了巨大的保供作用。真實世界研究顯示,其在降低重癥率方面雖然略遜于3CL抑制劑,但依然有效。
3. 默沙東的Molnupiravir:先行者的落寞
作為全球首個獲批的口服新冠藥,默沙東的 Molnupiravir 靶向RdRp,通過“致死性誘變”機制起效。然而,其臨床有效率僅約為30%,且存在潛在的致突變風險,這使其在與 Paxlovid(有效率89%)的競爭中逐漸邊緣化,主要作為二線用藥。
五、商業沉浮與戰略轉向
1. 2022年的高光時刻
2022年是 Paxlovid 的巔峰之年。憑借著無可匹敵的療效數據,它成為了全球政府爭相搶購的戰略物資。美國政府一單就預訂了2000萬療程,每療程價格約530美元 。根據摩熵醫藥數據庫顯示,2022年 Paxlovid 為輝瑞帶來了驚人的189億美元銷售額,使其成功躋身全球“藥王”爭奪戰的前列。
![]()
2. 2023-2024年的“懸崖”與庫存危機
然而,隨著疫情進入常態化階段,Paxlovid 的銷售遭遇了斷崖式下跌。
?需求驟減:隨著人群免疫水平提高和病毒毒性減弱,重癥率下降,藥物需求大幅萎縮。
?庫存減值:2023年底,輝瑞被迫記錄了約35億美元的非現金費用,主要源于美國政府退回的數百萬療程未使用的EUA庫存。
?市場轉型:2024年,Paxlovid 從政府統購模式全面轉向商業市場銷售。雖然輝瑞通過調整確認了部分收入(約12億美元的一次性調整),但其常態化銷售額已無法同日而語。
3. 后疫情時代的戰略:從病毒到癌癥
面對新冠紅利的消退,輝瑞并未坐以待斃。公司利用疫情期間積累的巨額現金流,開啟了大規模的戰略轉型。最標志性的動作是以430億美元收購抗體偶聯藥物(ADC)領域的先驅Seagen。
這一舉動釋放了明確的信號:輝瑞正在將重心從傳染病防御轉向腫瘤治療。他們試圖用“抗癌藥”這下一個重磅增長點,來填補“后 Paxlovid 時代”留下的營收真空。
六、結語
回顧 Paxlovid 的研發歷程,我們得到的不僅是一款藥物,更是一套應對未來大流行的生存法則。
第一,基礎研究是應急研發的基石。Paxlovid 之所以能在18個月內問世,根本原因在于輝瑞在17年前SARS爆發時就已經合成了先導化合物 PF-00835231。這啟示我們,制藥企業和科研機構在“和平時期”對冠狀病毒、流感病毒等潛力病原體的基礎研究投入,實際上是在為人類的未來購買保險。
第二,靶點選擇決定了藥物的生命力。針對S蛋白的抗體藥物雖研發快,但在變異株面前迅速失效;而針對病毒內部保守機器(如3CL蛋白酶)的小分子藥物則經受住了時間的考驗。這證明了開發廣譜抗病毒藥物的重要性。
第三,產學研結合與“光速”模式。從上海科技大學饒子和團隊解析結構,到輝瑞Dafydd Owen團隊的化學優化,再到全球臨床試驗的鋪開,這是一場完美的接力賽。輝瑞打破常規并行推進各個研發環節的“光速”模式,將成為未來藥物研發的新標桿。
雖然新冠疫情的硝煙已經散去,但病毒并未消失,它只是換了一種方式與人類共存。而Paxlovid,這把被化學家精心打磨的“分子剪刀”,依然靜靜地躺在藥房的架子上,隨時準備著為脆弱的人群剪斷病毒的傳播鏈。這段歷史告訴我們:在與微生物的永恒戰爭中,科學與智慧,永遠是我們最堅實的盾牌。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.