01

       研究背景

       上個(gè)世紀 80 年代，輝瑞公司想找到用于治療包括心絞痛在內的幾種心血管疾病的新方法。當時(shí)，硝酸酯類(lèi)化合物是治療心絞痛發(fā)作短期的有效藥物，但是這類(lèi)藥物有在短時(shí)間內便可產(chǎn)生藥物耐受性的缺點(diǎn)。

       硝酸酯類(lèi)化合物可以作為NO的外源性供體，在平滑肌細胞內經(jīng)過(guò)谷胱甘肽轉移酶催化然后釋放出 NO，NO 與鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC）結合并激活酶活性，催化三磷酸鳥(niǎo)苷（GTP）轉變?yōu)榄h(huán)磷酸鳥(niǎo)苷（cGMP）并增加細胞內第二信使 cGMP 的含量，減少細胞內 Ca2+釋放和細胞外 Ca2+內流，從而松弛血管平滑肌，降低心臟的前、后負荷，改善心肌的供血量。此外，硝酸酯類(lèi)化合物產(chǎn)生的NO還可以抑制血小板聚集、粘附，也有利于心絞痛的治療。

       圖1. 治療心絞痛等心血管疾病新機制的探索

       當時(shí)研究人員已經(jīng)發(fā)現環(huán)核苷酸是由磷酸二酯酶（PDE）降解的。而Francis 等人在 1980 年首次從大鼠的肺中分離純化得到PDE5。PDE5 集中分布于血管平滑肌和血小板中，選擇性抑制 PDE5 可以同時(shí)起到血管舒張和抗血小板凝集的作用。因此，PDE5 成為了治療心絞痛發(fā)作的潛在理想靶標。1986 年，輝瑞公司成立了一個(gè)研究小組，嘗試尋找選擇性 PDE5 抑制劑。

       圖2. 心絞痛靶點(diǎn)的確定

       世界上第一個(gè)被報道的 PDE5 抑制劑是扎普司特。扎普司特起初作為抗過(guò)敏藥物而被開(kāi)發(fā)，隨后利用從兔血小板分離出來(lái)的 PDE5 篩選發(fā)現其具有舒張血管的作用。研究發(fā)現扎普司特與PDE5具有微弱的親和力，并具有一定的選擇性。因此輝瑞公司以該藥作為研究對象，進(jìn)行了一系列改造和篩選，最終成功篩選出來(lái)一個(gè)比較優(yōu)秀的化合物，也就是后來(lái)的西地那非。

       圖3. 扎普斯特結構式

       圖4. 西地那非結構式

       02

       西地那非與ED

       1989 年，西地那非以其枸櫞酸鹽的形式被推入全面臨床前研究，并在 1991 年進(jìn)入臨床研究，用于治療高血壓和心絞痛。臨床前研究表明，西地那非確實(shí)能夠同時(shí)舒張動(dòng)、靜脈血管，抑制血小板凝集。

       在 1991 至 1992 年間進(jìn)行的臨床研究發(fā)現，西地那非口服吸收迅速，服藥后約 1 小時(shí)就可到達血漿濃度峰值（Cmax），絕 對口服生物利用度因為首過(guò)效應明顯而只有 41%。藥-時(shí)曲線(xiàn)下面積（AUC）隨 25-200 mg 劑量的增加近似成比例增加，具有簡(jiǎn)單的線(xiàn)性藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。該藥進(jìn)入人體后經(jīng)細胞色素 P450 同工酶 CYP2C9 和 CYP3A4 去甲基化被代謝，口服給藥的平均半衰期為 4 小時(shí)，西地那非及其代謝物的血漿蛋白結合率約為 67%，主要以其代謝物的形式經(jīng)尿和糞便途徑排出體外。

       圖5. 藥代動(dòng)力學(xué)

       此外還發(fā)現，西地那非具有一定的血管舒張作用，可以溫和地降低健康受試者的血壓，但與硝酸甘油相比作用很弱。該藥半衰期相對較短，降血壓效果持續時(shí)間較短，且沒(méi)有明顯的劑量關(guān)系，與治療心絞痛的一線(xiàn)藥物硝酸甘油相比，西地那非無(wú)論在療效還是藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)方面都有明顯的缺陷。因此，1993 年，作為治療心血管疾病的藥物，西地那非的臨床研究正式宣告失敗。

       但是，其中一項副作用引起了研究人員的注意。在一些服用劑量相對較高的志愿者當中，出現了比服藥之前陰莖勃起頻率較多或持續時(shí)間較長(cháng)的現象。輝瑞研究小組成員假定如果PDE5在陰莖海綿體平滑肌的生理過(guò)程中起著(zhù)重要作用的話(huà)，那么很有可能服用西地那非后可以促進(jìn)對性刺激的勃起響應。在性興奮狀態(tài)下，陰莖神經(jīng)及血管內皮釋放 NO，隨后擴散至海綿體平滑肌細胞中，增加cGMP水平，西地那非抑制PDE5，減少cGMP的降解，海綿體平滑肌舒張，充血量增加。

       圖6. 西地那非的作用機制

       在當時(shí)，許多醫生認為 ED （勃起功能障礙）是一種比較難以治療的疾病，主要是由于心理原因造成的。然而，一些致力于研究 ED 的泌尿科醫生已經(jīng)開(kāi)始在海綿體內注射血管舒張藥，通過(guò)調節 cAMP 的水平治療 ED。盡管這些方法是可行的，但是缺點(diǎn)也很明顯，注射這種給藥方式不可避免地會(huì )對身體造成物理性損傷，人工誘導的勃起往往會(huì )在性 交之后持續很長(cháng)時(shí)間，會(huì )增加局部出血、瘀傷和陰莖異常勃起的風(fēng)險。

       于是在 1993 年年底，輝瑞開(kāi)展了一項將該藥用于治療 ED 的初步臨床試驗。他們在一開(kāi)始就遇到了急需解決的難題：在性刺激的情況下，如何科學(xué)地衡量該藥的作用效果。研究小組成員咨詢(xún)了英國布里斯托爾市 Southmeads 醫院長(cháng)期致力于研究 ED 的泌尿科醫生Clive Gingell，最終，他們決定采用Rigiscan檢測儀監測勃起程度。

       他們采用隨機、雙盲、交叉方案， 讓心理性ED患者單次服用10mg、25mg、50mg的西地那非或安慰劑。結果顯示，經(jīng)視聽(tīng)覺(jué)刺激后，服用不同劑量的西地那非均有促進(jìn)勃起的效果，而且具有明顯的量效關(guān)系。在隨后的研究中發(fā)現，服用該藥后患者確實(shí)能夠改善性生活質(zhì)量。同時(shí)還發(fā)現服用西地那非后，受試者會(huì )出現頭痛、頭暈、消化不良、視覺(jué)異常等不良反應，這些不良反應來(lái)源于它對人體其他部位PDE的抑制作用，大多數都和相應的平滑肌舒張有關(guān)，但持續時(shí)間較為短暫。

       為了后續研究和藥物審批，研究人員邀請外部專(zhuān)家作為顧問(wèn)，發(fā)展出一套科學(xué)、可信的調查問(wèn)卷和日記記錄形式。其中最 具代表的是有15 條調查問(wèn)卷的國際勃起功能指數（International Index of Erectile Function，IIEF）。監管機構接受并認可 IIEF 評價(jià)治療效果的可靠性，不僅如此，IIEF 還成為了 ED 臨床研究中評價(jià)療效的黃金標準。為了研究西地那非對不同原因引起的ED是否都有效，輝瑞公司又進(jìn)行了若干次臨床試驗。研究結果表明，西地那非對不同原因引起的 ED 都有較好的治療效果。

       圖7. IIEF量表

       截止至1997年，共開(kāi)展了21個(gè)獨立的超過(guò)4500名受試者的臨床試驗，結果表明，西地那非在不同的患者人群中都有效果，主要的與劑量相關(guān)的副作用包括短暫的頭痛、潮紅、消化不良和視覺(jué)障礙等。輝瑞公司同時(shí)向美國食品藥品監督管理局（FDA）和歐洲藥品評價(jià)局（EMEA）提交注冊申請。1998年的3月和同年的9月，FDA和EMEA分別批準枸櫞酸西地那非上市，商品名為Viagra，用于ED的治療。西地那非的推薦使用劑量是50 mg，在性生活前一小時(shí)口服。萬(wàn)艾可上市之后，立刻在ED治療領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)風(fēng)暴，喚起了人們對性健康的認識和重視，迅速成為ED治療的一線(xiàn)藥物。

       03

       西地那非的其他臨床效應

       NO 的作用幾乎遍布機體各個(gè)系統，其介導產(chǎn)生的 cGMP 在調控機體生理功能等方面起著(zhù)重要作用。西地那非在治療 ED 和 PAH 的臨床應用中取得巨大成功，進(jìn)一步激發(fā)了研究者對西地那非其他藥理作用的研究熱情，并且獲得了令人欣喜的結果。研究結果顯示，西地那非對多種心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病、消化道疾病等都有一定的治療作用。

       圖8. 西地那非其他臨床作用

       04

       思考與啟示

       西地那非的研發(fā)過(guò)程可以很好地啟迪每個(gè)參與藥物研發(fā)的工作人員。首先，動(dòng)物模型與人體疾病的真實(shí)情況可能會(huì )有很大的不同。尤其是在一些關(guān)鍵靶點(diǎn)上如果存在差異，很可能極大影響藥物實(shí)際的治療效果。其次，即使藥物在臨床實(shí)驗中出現了一定的問(wèn)題也不要過(guò)早的否定它，或許能發(fā)現一些其他的治療效用。同時(shí)我們也要認識到理論基礎和臨床數據是可以相互促進(jìn)的。因為一些基礎理論我們開(kāi)展一些實(shí)驗，而實(shí)驗結果又能幫助我們完善或發(fā)現新的理論。在藥物研發(fā)過(guò)程中應該做到兩者并重。

       致謝

       最后感謝吳老師與徐助教的指導與幫助，我們度過(guò)了充實(shí)的一學(xué)期，了解到了新藥研發(fā)的方方面面，受益匪淺。

       關(guān)于筆者

       尋藥真理團

       他們是南京大學(xué)新藥研發(fā)策略課程的學(xué)生，本篇為該課程中新藥6組學(xué)生成員共同完成。

       他們朝氣蓬勃、他們斗志昂揚，他們腳踏實(shí)地學(xué)習新藥研發(fā)知識，他們堅信吾愛(ài)吾師吾更愛(ài)真理。

       他們是新一代醫藥行業(yè)接班人，他們是新藥研發(fā)領(lǐng)域的未來(lái)之光！

       *本文僅為學(xué)術(shù)內容交流，不構成任何用藥建議！

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