作者：麥積山人

就在情人節(jié)當(dāng)天，中國(guó)第一部科幻電影《流浪地球》突破30億票房。影片描述了在不遠(yuǎn)的將來(lái)太陽(yáng)急速衰老膨脹，地球面臨被吞沒(méi)的滅頂之災(zāi)，為拯救地球，人類(lèi)在地球表面建造了上萬(wàn)座行星發(fā)動(dòng)機(jī)，以逃離太陽(yáng)系尋找新的家園，地球和人類(lèi)就此踏上預(yù)計(jì)長(zhǎng)達(dá)2500年的宇宙流浪之旅。雖然今天的太陽(yáng)比 45億年前它誕生時(shí)要亮 30%，但真正要變成吞沒(méi)地球的紅巨星還得20億年！地球滅亡還很遙遠(yuǎn)，可是作為藥物研發(fā)的ProTide技術(shù)才走過(guò)24年的光陰，往前走卻面臨很大“專(zhuān)利紅巨星”的吞噬，未來(lái)將“流浪”到何方？

01、ProTide技術(shù)歷史和現(xiàn)狀——核苷領(lǐng)域已經(jīng)成為“紅巨星”

1992 年，英國(guó)卡迪夫大學(xué)藥學(xué)院的Christopher McGuigan（1958～2016）教授課題組使用氯代磷酸酯制備齊多夫定(AZT)磷酰胺酯，發(fā)現(xiàn)AZT 的這些磷酸鹽衍生物的HIV活性在一些情況下超過(guò)母體核苷的抗HIV活性[1,2]。此外, 雖然齊多夫定在細(xì)胞系中幾乎無(wú)活性(EC50=100μM), 但是取代的磷酰胺酯的活性高10倍（EC50=10μM）。他們把這項(xiàng)技術(shù)命名為ProTide（US6455513）。這是一項(xiàng)通用的技術(shù)平臺(tái)，自公開(kāi)以后對(duì)滲透性差的核苷類(lèi)藥物研發(fā)產(chǎn)生了重大影響，包括誕生了兩個(gè)抗丙肝病毒和乙肝病毒的革命化治療的超級(jí)重磅炸彈——索非布韋(Sofosbuvir)和替諾福韋艾拉酚胺(Tenofovir Alafenamide)。

利用ProTide技術(shù)上市和在臨床的藥物

為何通過(guò)由一個(gè)芳香取代基模體和一個(gè)氨基酸酯組成氨基磷酸酯前藥就能將核苷類(lèi)似物更加方便和有效地傳輸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)呢？這要從其作用機(jī)制說(shuō)起：核苷類(lèi)藥物進(jìn)入細(xì)胞后在酶的作用下經(jīng)三步磷酸化，得到具有生物活性的三磷酸衍生物而發(fā)揮藥效，其中單磷酸化是限速步驟，因此通常在核苷類(lèi)藥物中直接引入單磷酸或磷酸酯基團(tuán)[3]。早期設(shè)計(jì)的磷酸或磷酸酯衍生物因其極性大難以通過(guò)細(xì)胞膜，磷-氧鍵代謝穩(wěn)定性較差等限制了應(yīng)用。而ProTides技術(shù)成功的關(guān)鍵就是對(duì)核苷和核苷酸的母體結(jié)構(gòu)在糖羥基的位置上用磷酸化的方式引入芳氧基和氨基酸(如L-丙氨酸)而形成磷酰胺酯, 即芳氧基磷酰胺三酯(Aryloxy phosphoramidate triesters)。其在體內(nèi)經(jīng)兩步酶反應(yīng)解離釋放原型化合物：首先酯基經(jīng)酯酶水解，帶負(fù)電的羧基親核進(jìn)攻磷酸基團(tuán)形成不穩(wěn)定的五元環(huán)中間態(tài)；后者在水分子等親核進(jìn)攻下開(kāi)環(huán)生成磷酰胺代謝產(chǎn)物；隨后組氨酸三聯(lián)體核苷酸結(jié)合蛋白1（HINT-1）介導(dǎo)該代謝物的磷-氮（P－N）鍵的斷裂釋放單磷酸或磷酸酯原型化合物。

芳氧基磷酰胺酯前藥的作用方式

基于上述特點(diǎn)，從1990年到2018年，學(xué)術(shù)界和制藥界對(duì)于ProTide前藥技術(shù)的熱情高漲，包括吉利德、默克、諾華、葛蘭素史克和羅氏等制藥巨頭在內(nèi)的眾多藥企都在ProTide前藥技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了專(zhuān)利布局，相關(guān)的研究論文數(shù)也呈逐年遞增趨勢(shì)。但另一方面，由于 ProTide技術(shù)過(guò)于單純，加之各藥企和科研機(jī)構(gòu)對(duì)專(zhuān)利的大量布局，很難在再形成創(chuàng)造性的專(zhuān)利，甚至引發(fā)了一些專(zhuān)利糾紛（如Merck&Co訴Gilead Sciences的索非布韋侵權(quán)案）。

1992-2018年發(fā)表的ProTide文章數(shù)

02、流浪到星辰大海——非核苷藥物領(lǐng)域

既然核苷類(lèi)藥物已經(jīng)成為應(yīng)用ProTide技術(shù)的一顆“紅巨星”，稍有不慎還會(huì)陷入專(zhuān)利官司，再一頭扎進(jìn)去顯然不是明智之舉。那么路在何方呢？當(dāng)然是浩瀚如星辰大海的非核苷類(lèi)藥物領(lǐng)域了，這是避開(kāi)這些技術(shù)壁壘最直接的方式[4]。基于這一思路，近年來(lái)許多非核甘酸類(lèi)ProTide藥物應(yīng)運(yùn)而生，包括治療骨關(guān)節(jié)炎的葡萄糖胺單磷酸1-3 [5]、抗癌小分子單磷酸4-6[6]、泛酸激酶依賴(lài)型神經(jīng)退行性疾病藥物7[7]、S1P受體調(diào)節(jié)劑8[8]、6-PGDH抑制劑9[9]以及酪氨酸磷酸類(lèi)似物10[10]。這些藥物的研究數(shù)據(jù)同樣顯示了其相比原型藥物更好的口服吸收和穩(wěn)定性。顯然，這些只是非核苷類(lèi)藥物中的冰山一角，數(shù)量龐大的PK不佳的這類(lèi)藥物和正在研發(fā)的化合物將有待ProTide技術(shù)去改善。

ProTide技術(shù)在非核苷類(lèi)藥物上的應(yīng)用

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