微管抑制劑的發(fā)展——小分子的大故事

       從微管蛋白的發(fā)現(xiàn)到長春堿類藥物批準(zhǔn)用于抗癌治療，至今已經(jīng)走過半個多世紀(jì)。微管在細(xì)胞分裂中具有極其重要的作用, 破壞有絲分裂紡錘體的形成會影響所有分裂細(xì)胞。對于增殖速度比多數(shù)正常細(xì)胞快的癌細(xì)胞，抗有絲分裂的藥物用于抗腫瘤治療時可以優(yōu)先殺死癌細(xì)胞。這類藥物的開發(fā)應(yīng)用也是人類藥物抗癌史的重要組成部分之一。

       圖1 微管抑制劑的主要作用機制

       表1. 主要上市的微管抑制劑

       大自然的饋贈

       從陸地到海洋，天然產(chǎn)物在人類疾病治療史上發(fā)揮了重要作用，目前使用的抗腫瘤藥物超過50%是從天然產(chǎn)物中獲得，微管抑制劑就是其中最有代表的一類藥物。

       第一個進(jìn)入臨床應(yīng)用的抗腫瘤藥物衍生物是長春花生物堿類，在20世紀(jì)60年代從馬達(dá)加斯加長春花提取獲得。馬達(dá)加斯加的原住民是第一批發(fā)現(xiàn)長春花的藥用特性的人，不過最初是使用植物提取物來治療糖尿病。在大約不到10年后，紫杉醇被成功從太平洋紅豆杉的樹皮中分離出來，但直到1979年Monroe Wall和Mansukh Wani才發(fā)現(xiàn)其抑制微管的活性，藥用提純產(chǎn)率很低。1981年，法國科學(xué)家Pierre Potier從英國紫杉的葉子中分離得到了10-DAB，用其作為底物半合成紫杉醇，最終也促成了BMS將紫杉醇商業(yè)化生產(chǎn)的方法。

       海洋盡管覆蓋了大約70％的地球表面，但是只有不到5％的深海區(qū)域被探索，從中太平洋到印度洋到新西蘭海域等5個不同地區(qū)收集的海洋海綿Halichondria okadai中發(fā)現(xiàn)大田軟海綿素B及其天然類似物，隨后哈佛大學(xué)的 Kishi研發(fā)團(tuán)隊在1992年完成了大田軟海綿素B的全合成，日本衛(wèi)材公司參與了其抗腫瘤活性的研發(fā)，最終推出了上市的合成方法最復(fù)雜的化藥艾日布林。

       長春新堿——學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界的意外合作

       從長春花生物堿在植物中成功提取，到最終Oncovin長春新堿和Velban長春堿分別在1963和1965年美國上市，成為最早上市的用于抗腫瘤治療的微管抑制劑，除了堅持可能還有運氣的助力。

       長春新堿被廣泛用于治療急性淋巴細(xì)胞白血病和霍奇金淋巴瘤；長春堿則最常用于治療膀胱癌，但也能有效對抗其他血液和實體癌癥，包括霍奇金淋巴瘤等。長春堿的抗微管蛋白活動比長春新堿高6倍。

       禮來從20世紀(jì)50年代開始每年都在測試數(shù)百種植物提取物的生物活性，希望能開發(fā)出一種新藥。Gordon Svoboda根據(jù)他對第二次世界大戰(zhàn)期間菲律賓使用長春花制品治療糖尿病的報道的回憶，將馬達(dá)加斯加長春花加入禮來研究名單中，并在1958年1月發(fā)現(xiàn)該提取物在抗癌測試中表現(xiàn)出非常高的效力。

       與此同時，加拿大Western Ontario大學(xué)的兩位研究科學(xué)家Robert Noble和Charles Beer也發(fā)現(xiàn)馬達(dá)加斯加長春花的提取物能殺死白血細(xì)胞。并在1958年3月紐約的一個科學(xué)研討會上介紹了他們發(fā)現(xiàn)新癌活性的研究結(jié)果，很巧的是當(dāng)時會議因為時間問題使得他們的結(jié)果午夜時間才上臺發(fā)布，觀眾已經(jīng)減少到只有幾個聽眾，其中大多數(shù)是來自禮來。此后兩個團(tuán)隊建立了合作，加快了推出了長春新堿和長春堿速度。天然產(chǎn)物提取還必須依賴長春花的產(chǎn)量，早期從野外植物提取成本還是相當(dāng)大，直到后期能大規(guī)模農(nóng)場種植供應(yīng)成本才有所降低。對長春堿化學(xué)修飾后開發(fā)的長春地辛和長春瑞濱最終在歐洲和日本等國上市。

       從紫杉醇到多西紫杉醇——二代產(chǎn)品的市場之爭

       大約30多年后，第一個上市的紫杉醇類藥物Taxol（Paclitaxel）才于1992年在美國獲批作為卵巢癌的二線療法，之后其適應(yīng)癥不斷擴大。4年后，法國制藥巨頭賽諾菲開發(fā)出了第二代紫杉烷類藥物Taxotere（docetaxol，多西紫杉醇）。

       多西紫杉醇也是基于10-DAB的合成結(jié)構(gòu)改造，與紫杉醇主要有兩點不同：一是化學(xué)結(jié)構(gòu)的兩個位置，多西紫杉醇在碳10上用羥基官能團(tuán)取代了紫杉醇的乙酸酯，并且在苯丙酸酯側(cè)鏈上存在叔丁基氨基甲酸酯而不是紫杉醇中的苯甲酰胺；碳10官能團(tuán)的變化導(dǎo)致多西紫杉醇比紫杉醇更易溶于水，從而提高了藥效。二是多西紫杉醇的溶媒采用了聚山梨醇酯80和醇，如果患者對紫杉醇的溶媒蓖麻油或聚山梨醇酯過敏，則醫(yī)生會更可能推薦使用多西紫杉醇。

       此前由于**資料不完整，F(xiàn)DA在2014年拒絕過Taxotere的上市申請，但Taxotere獲批上市后迅速成為Taxol的競爭對手。不過在商業(yè)上取得巨大成功的背后，賽諾菲對Taxotere的營銷方式受到較大爭議。以致于FDA在2009年向賽諾菲就Taxotere的營銷發(fā)出警告信，指出“如果宣傳材料在沒有大量臨床經(jīng)驗證明的情況下，提出或暗示某種藥物比另一種藥物更安全或更有效，則為誤導(dǎo)性材料。”但此前賽諾菲對Taxotere的宣傳都是比Taxol更有效和安全，但在多項長期研究證明，對于轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者，Taxotere與Taxol并無生存統(tǒng)計學(xué)差異。

       Taxotere還有一個非常重要的不良反應(yīng)，永久性脫發(fā)，這在3%-15%完成Taxotere治療的患者中發(fā)生，賽諾菲在2005年也意識到永久性脫發(fā)的風(fēng)險，在歐盟和加拿大的說明書中指出，在某些情況下，“頭發(fā)可能無法再次長出 ”，但對嚴(yán)重程度還是閃爍其辭。很多女性乳腺癌患者此前更傾向于選擇以為“更安全的”Taxotere進(jìn)行治療，但永久性或毀容性脫發(fā)對即使成功抗擊乳腺癌的女性患者而言，還是一個永遠(yuǎn)無法撫平的傷痛。

       紫杉醇制劑迭代——Abraxane和Cynviloq傳奇與衰落的背后

       無論是紫杉醇還是多西紫杉醇，其溶媒容易刺激患者體內(nèi)的組胺，造成2%-4%的患者發(fā)生嚴(yán)重過敏反應(yīng)，因此使用紫杉醇的患者必須事先用類固醇和抗組胺藥治療，患者的治療和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)增加。改進(jìn)劑型以提高藥效和降低不良反應(yīng)開啟了紫杉醇類藥物制劑迭代之旅。

       圖4. 紫杉醇制劑技術(shù)迭代

       其中最重磅的產(chǎn)品還屬Abraxane，是全球唯一上市的白蛋白結(jié)合型紫杉醇納米粒，白蛋白結(jié)合納米技術(shù)使得紫杉醇的載藥量提高了一半，也可能更有助更紫杉醇進(jìn)入癌細(xì)胞內(nèi)部，于2005年在美國上市，適應(yīng)癥范圍與紫杉醇類似，2013年FDA新增獲批于胰 腺癌一線治療使得其銷量大增。三洋（Samyang）公司的Cynviloq是全球唯一上市的紫杉醇聚合物膠束，其耐受劑量是Taxol的40倍，最早于2007年在韓國以Genexol-PM商品名上市。

       兩者都不需要Cremaphor這樣的溶媒，副作用降低且給藥時間更短，與Abraxane相比，Cynviloq還具有兩個重要優(yōu)勢。一是Abraxane使用來自人血液的白蛋白，易受污染，對塑料輸液袋和導(dǎo)管“粘稠”，但Cynviloq使用膠束共聚物（合成劑）溶解API紫杉醇，避免了這兩個問題；二是Cynviloq的耐受劑量更高。

       但膠束化紫杉醇并沒有像預(yù)期的那樣能與Abraxane抗?fàn)幨袌?，這一切都與一位著名華人醫(yī)生投資華人有關(guān)——黃馨祥。最初他發(fā)明的白蛋白紫杉醇在2010年以29億美金賣給新基，并成為新基的個人股東，Abraxane在上市后幾乎沒有對手，高售價在一段時間內(nèi)是新基支柱產(chǎn)品之一，三洋的合作伙伴Sorrento負(fù)責(zé)將Cynviloq在美國獲批上市，可預(yù)見的是其在價格的優(yōu)勢上會對Abraxane的銷量構(gòu)成威脅，2014年11月黃馨祥看Cynviloq的競爭格局已經(jīng)形成，為使自己資產(chǎn)不被大幅縮水，主動與Sorrento接觸提出想買下Cynviloq的想法，表示他將Abraxane推成功的經(jīng)驗一定也會讓Cynviloq獲得商業(yè)上的成功，一方面新基擔(dān)心美國聯(lián)邦交易委員會反壟斷而不能批準(zhǔn)，另一方面Sandoz也向Sorrento提出了相當(dāng)有誠意的價格。最后在2016年黃馨祥通過其個人公司 NantPharma以13億美元價格向Sorrento購買Cynviloq的銷售權(quán)。本以為黃馨祥也會像推Abraxane一樣把Cynviloq發(fā)展為下一個重磅炸 彈藥物，但劇情在今年4月Sorrento的一紙狀告反轉(zhuǎn)了，控述黃故意在買下后雪藏Cynviloq，任其專利過期以繼續(xù)從Abraxane獲利，還要等待最終的法院判定結(jié)果，但這不是黃馨祥第一次陷入類似投資丑聞中，無論如何這是對三洋的在北美市場機會的一個重大損失。

       紫杉醇中國市場競爭格局

       在中國市場，綠葉制藥的力撲素奪得紫杉醇類市場頭籌，其于2003年在中國上市，是全球第一個上市的紫杉醇脂質(zhì)體，通過提高藥物可溶性和主要輔料的改變使得不良反應(yīng)降低，即使在使用上需要糖皮質(zhì)激素進(jìn)行預(yù)處理相對Abraxane稍有不方便，但在中國上市較早且價格較低，2018年約力撲素占中國紫杉醇市場約63%，銷售量達(dá)21.68億人民幣。在2019年4月被CSCO列入肺癌一線治療推薦。

       圖5. 2018年紫杉醇類藥物在中國市場份額

       目前中國市場上有5種紫杉醇，按價格排序由低到高排序為：1）紫杉醇仿制藥；2）紫杉醇原研（Taxol）；3）紫杉醇脂質(zhì)體（力撲素）；4）白蛋白紫杉醇的仿制藥，例如石藥、恒瑞和海正；5）白蛋白紫杉醇原研（Abraxane），可見力撲素的銷售價格處于中間位置，既提高了患者可及性，也保證了銷售利潤。

       短期內(nèi)力撲素不會面臨仿制藥的競爭，目前不在國家醫(yī)保藥品報銷目錄之內(nèi)，但在部分省的藥品談判清單里，但藥價醫(yī)保折扣力度還是會比進(jìn)入國家統(tǒng)一醫(yī)保報銷清單要低一些。在最初2018年9月的4 + 7集中采購計劃中，石藥和恒瑞的白蛋白紫杉醇都在名單上，但在2018年11月的最終名單中都沒有，如果下一輪4+ 7采購確實納入白蛋白紫杉醇，綠葉、石藥、恒瑞等可能都不得不大幅降價。

       除了改進(jìn)劑型以外，另一個改善藥物準(zhǔn)確遞送的策略是將這些微管抑制劑作為單藥裝載進(jìn)抗體偶聯(lián)物ADC中，但早期的微管蛋白抑制劑，包括紫杉醇、長春新堿等都有耐藥和低細(xì)胞**的局限性，需要開發(fā)新一代具有更大效力的微管蛋白抑制劑。微管聚合抑制劑Maytansine美登素和Auristatin的衍生物現(xiàn)在被廣泛用作ADC細(xì)胞毒有效負(fù)載。

       圖6. 細(xì)胞毒 藥物有效負(fù)載的效力（IC50, M）

       其中美登素是首個IC50達(dá)到皮摩爾值，比多柔比星和紫杉醇等具有更高（100至1000倍）效力的化合物之一，最早在1960年左右從埃塞俄比亞植物中Maytenus serrata分離出來，并在臨床前顯示很好的抗腫瘤效果，但在1980年代時候的臨床試驗失敗而中止開發(fā)。Immunogen公司開發(fā)的Kadcyla使用美登素的衍生物DM1作為有效負(fù)載，并成功于2013年開始在美國、歐盟等地區(qū)獲批。

       Auristatin是海洋天然產(chǎn)物（dolastatin10）的水溶性合成類似物，分離自海兔（Dolabella auricularia）的提取物。Seattle Genetics開發(fā)最有代表的兩種auristatin衍生物（MMAE和MMAF），F(xiàn)DA批準(zhǔn)靶向CD30的ADC Bentuximab vedotin就是運用MMAE作為有效負(fù)載。

       強強聯(lián)手的聯(lián)用策略

       微管抑制劑與多數(shù)其他類型的細(xì)胞毒 藥物聯(lián)用，例如紫杉醇類藥物與卡鉑聯(lián)用于轉(zhuǎn)移性NSCLC一線治療，傳統(tǒng)的聯(lián)用觀念通過組合具有不同細(xì)胞毒機制和非交叉耐藥作用機制的藥物，在**可接受的情況下增加對癌細(xì)胞的殺傷力，調(diào)節(jié)給藥方案以克服藥物暴露量相關(guān)的**。

       隨著免疫治療的興起，微管抑制劑與其聯(lián)用機制也在探索，紫杉醇在較低劑量的時候能加強免疫刺激活性，也許會是免疫治療與微觀抑制劑聯(lián)用的考慮因素之一，最近被FDA加速批準(zhǔn)白蛋白紫杉醇與Atezolizumab聯(lián)用于PD-L1陽性的轉(zhuǎn)移性三陰乳腺癌是一個巨大突破。同時在對微管抑制劑機制研究增加過程中，還發(fā)現(xiàn)微管抑制劑通過對細(xì)胞形態(tài)和活動性的改變還會有抗血管生成作用，還有通過誘導(dǎo)抗凋亡的Bcl-2家族成員Mcl-1, Bcl-2磷酸化等，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡，也可能從機制上提供聯(lián)用的新思路。

       現(xiàn)在微管抑制劑也不再只限于抗有絲分裂作用，也還有更多的未知需要去探索。