李文辉:广谱抗新冠药三期临床将近,错过疫情高峰没有大遗憾

作者:陈竹沁  来源:澎湃新闻记者  时间:2023-03-31

·“HH-120是大分子重组蛋白药物,成本高于通常的小分子药物。已完成的多项全球临床研究表明,HH-120具有良好的治疗和预防新冠的效果。在病毒中和实验中,它对最新奥密克戎BF.7和XBB变异株仍保持了高效的中和能力。”

·“新冠病毒类感染未来可能和流感病毒类似,成为较为常见的呼吸道疾病,希望HH-120有助于大家对这一疾病的常态化防治。”

2020年1月8日,国家卫健委专家评估组初步确认,新型冠状病毒为武汉不明原因肺炎疫情病原。身在北京的李文辉一时间感到难以置信,“‘老冠’(非典SARS病毒)走了,新冠又来了。”

李文辉,现为北京生命科学研究所资深研究员、清华大学生物医学交叉研究院教授。

17年前,李文辉和其他同事包括妻子隋建华是SARS冠状病毒受体ACE2全球最早的发现者。在后来的日子里,他们先后回国入职北京生命科学研究所,潜心攻坚,合力发现乙肝病毒功能性受体,赢得了世界级声誉。李文辉也因此获得2022未来科学大奖生命科学奖。

2015年,李文辉夫妇和同事作为科学创始人,共同成立华辉安健(北京)生物科技有限公司(以下简称“华辉安健”),一步步探索乙肝、丁肝抗病毒药物的研发。

新冠疫情下,李文辉果断放下其他工作,提出抓紧开发广谱性抗新冠病毒药物。基于对SARS病毒的了解,他深知,新冠病毒容易突变、逃逸中和抗体,最好的选择就是利用ACE2受体开发药物,阻断病毒对人体的感染路径。

短短两个月时间,他们就设计出了HH-120分子,之后开发成雾化吸入剂和鼻喷雾剂。已完成的多项全球临床研究表明,它具有良好的治疗和预防新冠的效果。在病毒中和实验中,它对最新奥密克戎BF.7和XBB变异株仍保持了高效的中和能力。

目前该药物正准备开展三期临床试验,一直忙碌不停的李文辉终于松了口气,腾出时间接受澎湃科技记者专访。他期望这款药物能在完成临床研究后获得国家药监局批准上市,以应对今年秋冬季或以后可能出现的新疫情。

“新冠病毒类感染未来可能和流感病毒类似,成为较为常见的呼吸道疾病,希望HH-120有助于大家对这一疾病的常态化防治。”李文辉说,“新药研发有其内在的规律和要求,(错过疫情高峰)没有大的遗憾。”

李文辉和隋建华是最早发现SARS冠状病毒受体ACE2的团队成员。 受访者供图

SARS病毒受体最早发现者

2001年,在协和医科大学获得博士学位的李文辉,来到哈佛大学医学院从事博士后研究。他当时主攻的是艾滋病毒研究。

2003年非典疫情期间,李文辉从探亲的家人和新闻媒体上得知疫情严重后,对病原产生了好奇。当年4月,世卫组织确认病原是冠状病毒的一个变种,他就希望能搞清楚这个病毒究竟是如何感染人的。

在病毒学中,寻找病毒在人体细胞上的受体,是研究的重要出发点和指导,也是全球竞争激烈的科研制高点。李文辉向其合作导师迈克·法赞(Michael Farzan)提出,尽快寻找SARS病毒的细胞受体,并得到大力支持。

在很快排除已知冠状病毒的受体后,李文辉尝试了几种技术路线,最后成功采用直接的生化鉴定方法,用SARS冠状病毒的棘突蛋白作为“鱼饵”,“钓”出SARS病毒受体。

前期科学家们对老鼠肝炎病毒(一种冠状病毒)和人类艾滋病毒侵入机制的研究,为认识冠状病毒蛋白的功能和结构打下了基础,指导了发现SARS冠状病毒受体的实验。冠状病毒棘突S蛋白结构可以分为两段,需要使用其中一段包括受体结合结构域(RBD)做研究。

这项研究能够迅速推进,得益于生物学的整体发展:2003年4月14日,人类基因组计划的测序工作宣告完成,所有蛋白质序列都在数据库中。而在技术上,质谱鉴定技术日臻成熟,一旦发现可能结合的受体,就可以做蛋白质鉴定。

“当时方法有好几种,我们选择的研究策略和技术路线,现在回想起来还是比较前瞻的,也是契合当时实际的,基础科学发展到一定阶段可以支撑的。”李文辉说。

隋建华熟悉流式细胞仪的操作,在短期内就发现S蛋白能结合特定细胞。有一晚,他们加班到很晚,找出一株细胞,出现了很小的信号偏移。隋建华肯定地认为,这就是阳性信号。最后,他们正是利用这株细胞,一步步完成了受体鉴定实验。

一个周末的早上,李文辉在实验室里接到传真,看到了受体的分析结果:ACE2,在当时这还是科学界颇为陌生的一个新分子。巧合的是,隋建华的研究生课题涉及心血管的重要分子ACE1,当看到ACE2可能是SARS病毒受体时,他们颇有点意外。后来,在合作者们的帮助和共同努力下,很快完成了一系列实验,证明ACE2就是SARS病毒受体。

五年后,李文辉回国入职北京生命科学研究所,历经五年潜心攻坚,发现乙肝和丁肝病毒受体钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白(NTCP)。这项工作被誉为乙肝病毒研究领域四十多年的里程碑,其研究思路与发现SARS病毒受体有类似之处。回忆这段科研历程,李文辉说,“我经常也在考虑,科学的延续性还是蛮重要的。”

“做难而正确的事”,一直是李文辉的科研格言。“科学发现的过程很多时候并不是突然灵机一闪,它更像攀登一座高山,每一步都得努力去做到、去做对,不停地调整、思索、往前探索,最后才能到达目标。”

在他看来,最终只有少数人在基础科学前沿做出重大改变,“这不是整齐划一的,对登山者不能用培养集体舞的思维方式来要求和培养,加大支持对于原创性有要求的年轻科学家,这可能还是一个比较现实的问题。”

广谱新冠药物开发

李文辉介绍,在SARS病毒受体发现后,他们又与合作者一起解出了ACE2头部金属蛋白酶区和S蛋白RBD复合物的结构。当时遗留的一个问题——ACE2的全长结构,直到2020年2月,由西湖大学周强实验室利用冷冻电镜技术解析,同时新冠病毒S蛋白RBD和ACE2全长蛋白复合物的三维结构也被成功解析。

ACE2-B0AT1复合物的冷冻电镜密度图。图片来源:西湖大学

“新冠病毒S蛋白和ACE2结合的基本作用方式,以及病毒学的意义方面,本质上和SARS病毒没有特殊变化,还是保持了原来的规律。”李文辉说。现如今,无论是RBD还是ACE2,都成了新冠病毒科普中耳熟能详的名词。

去年,一款针对熊去氧胆酸(UDCA)“老药新用”治疗新冠可行性的研究,曾一度引发市场热捧。但李文辉指出,这是一项相对早期和探索性的实验,UDCA通过FXR受体减少ACE2在细胞表面的表达量来发挥作用,推测在人体上可能有预防或治疗的效果,“目前证据不足,离治疗还是比较远,在媒体上稍微有点过度解读。”

据不完全统计,全球在研的靶向ACE2新冠药物有22款。李文辉介绍,除了降低人体细胞ACE2的表达或活性,阻断ACE2和病毒的结合以外,还有一种方法是“拿ACE2作为武器去对抗病毒”,ACE2药物提前和病毒结合,阻断它感染人体的路径。李文辉选择的药物研发路线是后者。

他表示,病毒与ACE2的结合,从结构上看,是多点位的结合,不依赖酶活性,小分子难以阻断这种结合。此外,由于病毒刺突蛋白易于突变,ACE2的中和抗体,也很容易失效,因此较难走到研发后期阶段。

“用ACE2对抗新冠病毒,原理上很简单、直接,就是把受体做成一个门板或盾牌,把病毒堵住。很多人都可以想到这个办法,真正的难度在于要做什么样的门板或盾牌,用什么材料,做多大,其实需要很多考虑。”

李文辉另辟蹊径,将ACE2的头部片段拼成了一个五聚体,“就像雪花一样,有十个ACE2‘门板’,对病毒的亲和力呈指数级增加,中和效果也增加很多,能使病毒S蛋白失活。它的特点是高效、抗突变。”在他看来,这是ACE2药物候选分子中最好的设计选择,也是目前推进到临床试验后期“走得最好、最快的”。

李文辉介绍,HH-120是大分子重组蛋白药物,成本高于通常的小分子药物,但它是有高度区分度的产品,尤其适合对安全性要求高的人群,可靠方便。

公开资料显示,HH-120雾化吸入剂和鼻喷雾剂已在中国、澳大利亚、南非等地开展临床试验,其给药方式适用于对安全性有高要求和有基础疾病的患者。已在多项全球临床研究中,完成了早期系列的临床试验和评估,证明具有良好的安全耐受性,并展现出具有预防和治疗效果的积极信号。

截至今年3月底,中国已有6款新冠口服药获批上市。在李文辉看来,HH-120是领域内十分创新的产品,和国内外获批的药物差异化明显,有较好的互补性,也得到了各方的支持,进展顺利。“新药研发有其内在的规律和要求,(错过疫情高峰)没有大的遗憾。”

华辉安健在研管线进度。图片来源:华辉安健官网

科研与药物创新相辅相成

前期设计中的一个个重要决定,离不开科学经验支撑。通过非典时期对ACE2分子的深厚积累,李文辉清楚地知道,简单地将全长ACE2做成可溶性药物是不够的。为了提升其中和效率、安全性和成药性,他们决定去掉ACE2不稳定的尾端,只保留和病毒结合的头部。

为了增加ACE2对病毒的亲和力,许多科研团队对ACE2序列进行了改造,但李文辉团队没有这么做。他们担心,针对一种变异株专门提高ACE2亲和力,面对下一波新的变异株疫情,其亲和力反而会下降。他们选择了“主动的无为”,保持ACE2的天然序列。

李文辉在此前的研究中还发现,ACE2的酶活性与病毒感染无关。因此,在药物研发过程中,就可以把ACE2的酶活性去除,这样做既能消除可能带来的副作用,还增加了成药的稳定性。他们还加入了人抗体片段Fc,提高分子和免疫系统相互可能作用的几率,提高抗病毒活性。

不到两个月时间,候选分子HH-120已经确定。更困难的是工艺上的挑战。HH-120分子相当于6到7个抗体分子大小,直径约40纳米,差不多是一个病毒直径的1/3到一半,给生产和纯化提出极大挑战。

而在用药方式上,如果采取静脉注射,如此大的分子,可能到不了肺或上呼吸道,最好的办法是雾化吸入或鼻喷,然而此前设计为雾化吸入的分子大小只有HH-120的不到1/10,工业界从未制作出如此大的分子能够雾化吸入。

这也是为什么一开始工业界的同事对“大分子”方案有异议的原因。“这么大的分子,大公司都不做,我们为什么要做?”有人问。李文辉的坚持说服了他们,他笑称,“大公司和我们做不做没关系,大公司不也是小公司起来的吗?大部分公司不做,我们做出来,我们就有可能成长为大公司了。”

这和李文辉对待科研的态度一致,“正确的事情往往是难的。做出来后,会开辟一个新的天地。大家觉得可以做成、都去做的事情,我们就不去做了,这是有选择性的问题。”他提倡一种积极向前的心态,“就像在山涧小溪里的水一样,有很多石头,有高高低低的坎,但是你就是往前走,总是能够过去的,这里需要人心理上的逆熵。”

经过一系列科学、工艺的改进,华辉安健和合作伙伴最终一步步顺利解决了难题,目前已经可以达到6吨的大规模量产水平。

“基础科研是好奇心驱动,认识自然,容错度高;创新医药是目标驱动,增进健康,规范性强。”从基础科学家到创新药开发者,李文辉转换自如,“不管是基础科学或药物创新,有一点是相通的,就是需要基于现有的事实进行调整,有一个全局和长远眼光的预判。”

他表示,华辉安健有一支在药物研发领域经验丰富的专业团队,在制药工艺和生产效率上做到业界最高标准,而他只需要对科学问题进行建议。

“药物研发有其规律,需要走规范化程序,有一系列标准;科学问题也需要预先想好,找到适合的解决路径。两者相辅相成。我和同事们配合起来,就可以把这个事情做得更快、更好一些。”李文辉说。


原文链接:https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_22523982


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