"公共卫生最重要成就之一"是怎么诞生的？

▎药明康德/报道

编者按：近日，有“诺贝尔风向标”之称的拉斯克临床医学奖将荣誉授予三名在丙肝重磅新药sofosbuvir研发道路上起到关键性作用的科学家。Sofosbuvir曾先后获得FDA颁发的突破性疗法认定与优先审评资格。自2013年获批上市后，它治愈了80多万名丙肝患者，使他们得以彻底摆脱肝硬化与肝癌的风险。此外，sofosbuvir还是另两款丙肝新药Harvoni与Epclusa的重要成分。前者是首个每日仅需服用1次，就能治疗1型丙肝成人患者的药物；后者则能通杀所有六种丙肝亚型。学界著名期刊《Cell》杂志在专文中曾提到sofosbuvir是“这一代人在公共卫生领域取得的最重要成就之一”，药明康德也荣幸能有机会参与这一重磅新药的发现。可以说，sofosbuvir的问世为丙肝的治疗带来了彻底的变革，但sofosbuvir的研发之路充满了曲折。它的问世，离不开科学家与药物研发人员的智慧与勤奋。

奥耐乌·奥格博默（Onaiwu Ogbomo）教授从小在尼日利亚感染了丙肝病毒。在移民到美国开始工作后，他的肝炎病情每况愈下，并最终不得不接受了肝脏移植手术。然而没过多久，他的丙肝再度复发。对于像他这样的肝移植患者来说，这几乎等同于死刑宣判。

抱着试试看的心态，奥格博默教授在医生的推荐下参加了一项丙肝新药的临床试验。而这一尝试带给了他生命的奇迹——36周后，他体内已检查不到任何丙肝病毒的痕迹，新移植的肝脏也保住了。更关键的是，像这样的奇迹并不止一例。而创造奇迹的新药，正是被称为“这一代人在公共卫生领域取得的最重要成就之一”的sofosbuvir。

▲Sofosbuvir（商品名Sovaldi）被誉为是“这一代人在公共卫生领域取得的最重要成就之一”（图片来源：FDA）

毫不为过地说，sofosbuvir对公共卫生产生了重大影响。丙肝是一种全球性的疾病：据估计，目前世界范围内有1.7亿人感染丙肝病毒，每年有70万人死于丙肝相关的疾病。而sofosbuvir等多种新药的问世，让我们能快速控制和治愈丙肝。

不可思议的是，这一切距离丙肝病毒被发现，还不到30年。

给丙肝病毒以“生命”

故事还要从丙肝病毒被发现的那时说起。1989年，在多年的努力下，科学家们首次得以瞥见丙肝病毒（HCV）的真容：这种RNA病毒的基因组大约有9500个核苷酸，编码了约10种蛋白。然而就是这个看似并不复杂的病毒，难倒了大量药物研发人员——丙肝病毒极难在实验室环境下进行复制。得不到实验材料，新药研发又要如何做起？

RNA的分子克隆技术一度让研究人员们看到了希望。在先前的研究中，人们发现许多病毒的RNA本身也具有传染性。只要将RNA转入宿主细胞，就会启动病毒的自我复制过程。丙肝病毒是否也同样如此呢？科学家们满怀期待地将丙肝病毒的RNA注入细胞，等待着它们的自我复制。然而结果让他们失望了，这一常规手段在丙肝病毒上并不奏效。

更糟糕的是，没人知道为什么。

▲为丙肝病毒细胞系的建立做出卓越贡献的查尔斯·莱斯教授（图片来源：洛克菲勒大学）

转眼间，8年过去了。在这期间，无数科学家想要攻克这一难题，华盛顿大学圣路易斯分校的查尔斯·莱斯（Charles Rice）教授也是其中之一。在他看来，丙肝病毒是一种容易发生变异的病毒，而突变会让RNA的性质变得难以预测。如果我们能找到一条“标准”的RNA分子，也许就能让它在细胞中自我复制。因此，莱斯教授比较了大量从患者体内分离出的丙肝病毒RNA，并找到了它们的“共有序列”（consensus sequence）。这条“标准”RNA注入到猩猩体内后，成功引起了丙肝感染。这项突破性进展也刊登在了1997年的《科学》杂志上。

“在基础科学领域，每一项进展之后，都会遇到拦路石。”莱斯教授并没有因为自己的成果而低估前路的困难程度，而事实也的确如此。尽管莱斯教授与他的团队在动物模型中首次验证了RNA病毒的传染性，但这离实验室中进行丙肝病毒复制仍有着距离。由于饲养猩猩的成本高昂，且不利于进行丙肝药物的筛选，一个能让丙肝病毒稳定复制的细胞系必不可少。

这听上去似乎并不困难：我们已经有了一种“标准”RNA分子，只要把它注射到已有的不同细胞系中，看看哪一个细胞系效率最高就可以了。但事实却没有那么简单——这些RNA在细胞中的复制效率依旧低下。这条路似乎又走到了死胡同。

▲拉尔夫·巴滕施拉格教授的创新攻克了丙肝病毒细胞系建立的难题（图片来源：拉斯克奖官网）

两年后，德国科学家拉尔夫·巴滕施拉格（Ralf Bartenschlager）教授给出了解决方案。他对丙肝病毒的“共有序列”进行了进一步的删减，只保留了病毒复制所需的最少信息。他与团队期待精简后的RNA能够以更高的效率进行复制。此外，他们还在这段经删减的RNA序列上加了一段G418抗性基因，用于快速寻找到丙肝病毒进行复制的细胞。

他们的大胆创新收获了奇效。通过这个方法，巴滕施拉格教授找到了首个能让丙肝病毒进行高效复制的细胞系，这项突破也登上了1999年的《科学》杂志。一年后，莱斯教授也在《科学》杂志上报道了由他的团队独立开发出的全新细胞系。这两则重磅消息引爆了整个学术圈与工业界——人们终于有了能用来筛选丙肝药物的工具。

人生是一场又一场的冒险

如果说莱斯教授与巴滕施拉格教授的科学突破为丙肝新药的研发奠定了地基，那么迈克尔·索非亚（Michael Sofia）博士则在这个基础之上，造出了一栋名为sofosbuvir的华美高楼。

2005年，索非亚博士从工作了6年之久的百时美施贵宝离职，加入了初创公司Pharmasset。当时的Pharmasset只有15名员工，资金有限，没有自己的实验室，设备也极为紧缺。在外人看来，索非亚博士的这个决定简直不可理喻。然而“在一个无人造访的地方探险、建立一支全新的研究团队，并在令人激动的新兴领域工作胜过了对于风险和不确定性的担心”，索非亚博士在《Cell》杂志上说道。

索非亚博士说的新兴领域，正是丙肝新药研发。

▲迈克尔·索非亚博士在2005年开始了一场新冒险（图片来源：彭博社）

在他加入时，Pharmasset正在研发一款叫做PSI-6130的丙肝新药。PSI-6130是一种核苷类似物，能靶向丙肝病毒的RNA聚合酶，从而抑制病毒RNA的合成。在体外实验中，PSI-6130在细胞里产生了良好的抗病毒效果，并且很难产生耐药性。然而，PSI-6130也有着潜在的问题，其中最影响药物前景的是它的效力——这种口服药物容易发生降解，只有一小部分能够在人体内发挥作用。PSI-6130的改进版同样无法规避这些问题。

“Pharmasset的一些人相信，想要达到治愈丙肝的最终目标，我们需要找到一种更好的核苷类似物新药”，索非亚博士回忆道。然而他的这个想法并没有得到外部，甚至是公司内部人员的全体认同。一些人认为目前公司的候选药物疗效尚可，也没有严重的安全问题，暂时不必寻找新的药物；另一些则认为核苷类似物的效力无法进一步提高，劝索非亚博士打消寻找新药的念头。

不断追求卓越的研发道路

众人的劝阻并没有让索非亚博士就此放弃。相反，他与合作伙伴们不懈努力，找到了核苷类似物起作用的机制——在人体内，直接抑制病毒RNA聚合酶的是PSI-6130等核苷类似物的代谢产物。然而除了有效成分外，PSI-6130在代谢的过程中会产生一系列没有活性的代谢物，降低了有效成分的浓度，这也就是为何它效力不佳的原因。如果直接提供这些有效成分的前体，是否就能提高药物的效力呢？

▲Pharmasset的化学家团队（图片来源：Cell）

理论上可行，然而在实际操作中却有着不小的困难：有些前体很难进入细胞，更别提从胃肠道吸收了。此外，不稳定的结构也阻碍了这些前体应用的前景。为了解决这些问题，索非亚博士和他的团队对前体药物进行了一系列的改造，让它们能被胃肠道吸收，完整地进入肝脏，并在肝细胞中转化为有效成分，选择性地在肝脏内起效。

“大家的担忧是这种方式从来没在体内实验里成功过，更别提是在人体中起效了”。在临床试验前，没有多少人对他们的新药表示看好。

然而正如索非亚博士在加入Pharmasset时所说的那样，他乐于在无人造访过的地方探险。基于这样的一些设想，他们为公司带来了PSI-7851这款候选药物。在临床前试验中，它展现出了所有人期盼的特性，并验证了这一思路在人体中的可行性。一时，整个公司都对它的潜力极为兴奋。

▲PSI-7851一度让人们看到了研发成功的希望（图片来源：ASM）

而索非亚博士依旧保持了冷静：“在新药研发领域，你能做各种临床前的试验来验证候选药物的潜力，但最终，它们还是要在人体内验证疗效与安全性。然而太多临床前的候选药物没法顺利转化到临床。”

而事实也印证了担忧。尽管PSI-7851疗效喜人，它的合成步骤却无法得到有效的控制，因此会形成一系列异构体，这会为它带来各种预料外的效应。显然，PSI-7851不是索非亚博士在寻找的丙肝特效药。

丙肝患者的黎明

在黑暗中，科研团队看到了前方的曙光。既然问题在于无法控制合成的化合物结构，那就开发一种新的合成方法。在新技术下，一种叫做PSI-7977的新药诞生了。它是PSI-7851的异构体之一，合成过程能被严格控制，因此没有结构方面的问题。此外，研究团队成功地获得了这款新药的结晶，也更深入理解了它的作用机理。

▲在先进的合成工艺下，PSI-7977规避了PSI-7851的问题（图片来源：Selleckchem）

PSI-7977被命名为sofosbuvir，名字来源参考了索非亚博士的姓氏Sofia。

在一项2期临床试验中，sofosbuvir与利巴韦林联合用药12周后，对丙肝2型与3型患者的治愈率可达到100%。这彻底变革了丙肝的治疗——它是首个无需干扰素，就能高效治愈丙肝的治疗方案。此外，它没有严重的副作用，耐药性也很难产生。2013年，这个联合给药的方案被FDA批准上市。此后，sofosbuvir还成为了诸多治疗方案中的主要成分，与丙肝病毒蛋白酶抑制剂、NS5A抑制剂等联用，治疗广泛的丙肝人群。

▲奥格博默教授（左）与给他带来第二次生命的索非亚博士（右）（图片来源：Cell）

到目前为止，sofosbuvir已治愈了超过80万名患者。正如本文开头所说， sofosbuvir不但治愈了他们的疾病，更改变了他们的人生。

尾声

在医学史上，只有屈指可数的慢性疾病能够被治愈，丙肝正是其中的一种。基于这款重磅丙肝新药给公共卫生带来的变革，2016年的拉斯克临床医学奖将荣誉授予了创立丙肝病毒培养细胞系的莱斯教授与巴滕施拉格教授，以及带领团队研发出sofosbuvir的索非亚博士。拉斯克奖是美国的科学最高奖，这一殊荣也肯定了他们为人类健康做出的杰出贡献。

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在荣誉的光环下，这三名科学家依旧清醒地认识到，发明一种能治愈丙肝的药物，离根除丙肝还有着不小的距离。目前，并非所有的患者都能从sofosbuvir中获益。为了治疗剩下的患者，我们还需要研发更多新药。此外，我们也需要进一步降低研发成本，让更多病患能用上这些新药。

这当然不会是一条坦途。然而sofosbuvir的成功故事在前，相信研发人员在踏上征途时，胸中会多一份勇气，脚下也会多一份坚定。

参考资料：

[1] Hepatitis C Virus—From Discovery to Cure

[2] Bringing the Hepatitis C Virus to Life

[3] Enter Sofosbuvir: The Path to Curing HCV

[4] The lab breakthrough that paved the way for today’s pricey hepatitis C cures