特邀作者：知乎用户Orange
近日，上海君实生物和旺山旺水公司合作开发口服核苷类抗新冠病毒药物VV116，消息一出，君实生物股票上涨4%，有很多朋友都很关心这个药到底怎么样？和国外的Remdesivir（瑞德西韦）以及默沙东的Molnupiravir有什么差别？
VV116是上海药物研究所沈敬山课题组根据Remdesivir改造而来的，主要是在保持抗冠状病毒活性的前提下，通过前药策略改善其口服生物利用度，主要文献：
（1）Potency and pharmacokinetics of GS-441524 derivatives against SARS-CoV-2
（2）Design and development of an oral remdesivir derivative VV116 against SARS-CoV-2
既然明确说明是根据Remdesivir改造而来，那我们先看看Remdesivir的结构：
上图左边是Remdesivir结构，右边是其母体核苷结构，也就是Remdesivir的主要血浆代谢物GS-441524，这个分子明确是有抗新冠病毒活性的，且在小鼠水平已经验证了其体内药效。
Remdesivir的故事
可能会有很多人会有这样的疑问：
为什么吉利德不直接开发GS-441524，而要开发Remdesivir呢？我来大致讲讲Remdesivir的故事，兴许就能明白这个问题了。
了解Gilead的朋友一定知道Soforbuvir这款药，这款药物通过联用，现在已经更新到“吉四代”了，几乎可以囊括治疗HCV的所有基因型。我们来看看Soforbuvir的结构：
Soforbuvir结构，来自维基百科
Soforbuvir是Pharmasset公司科学家 Michael Sofia研发的，所以上市后通用名就是以这个科学家命名的，后来2011年，Gilead以110亿美元收购了Pharmasset，然后2013年Soforbuvir上市，由于疗效好，结果几乎动摇了整个HCV治疗领域，强生和Vetex的Telaprevir就因为此被迫撤出市场。
还是回到Soforbuvir这个分子，核苷类药物的前药设计，大多都是直接将糖环上羟基进行酯化，这种磷酯酰胺的前药设计主要是为了肝靶向，也就是说这种前药口服后，首过肝脏能够直接代谢转化为活性三磷酸形式，提高胞内三磷酸核苷类似物浓度（这才是抗病毒的活性形式），因此呢，这个设计是成功的。
题外话，为什么这种设计能够增加胞内三磷酸代谢物的浓度呢？
来自维基百科
上图可以清楚看到，直接核苷进入细胞，需要在激酶作用下生成单磷酸核苷，这个过程是非常慢的，而Soforbuvir这种前药进入细胞，它能很快代谢转化为单磷酸核苷，后续很快转化为三磷酸活性形式。所以这是Soforbuvir前药设计的成功之处。
根据这个机理，其实我们可以简要看看核苷类药物结构上的区别：
（1）直接就是核苷这种，由于大极性羟基多，透膜性必然不好（除非有转运体），进入细胞后转化为三磷酸形式的速度慢；比如利巴韦林就属于这一类，以及常俊标老师的阿兹夫定也属于这种；
（2）直接单磷酸核苷，这类药物由于含有负电荷的磷酸基团，透膜性必然更差，所以只能静脉给药，且血浆不稳定，但是一旦进入细胞，它转化为三磷酸活性形式的速度非常快；Gilead的替诺福韦就属于这种；
（3）前药，前药根据其目的，我认为可以分为两种，一种是Soforbuvir这种，让前药进入细胞，在细胞相关酶作用下代谢产生单磷酸核苷，继而产生三磷酸腺苷；第二种是为了促进口服吸收，进入血浆后，转为代谢为核苷，然后核苷进入细胞转化为三磷酸形式，这种使用的较多，今天介绍的VV116就属于这种。
当初Gilead在Soforbuvir取得巨大成功后，便对其拥有的核苷类似物库进行筛选，希望找到可以治疗埃博拉的药物，结果就找到了GS-441524，后进行类似的前药修饰，发现了Remdesivir，具有很好的体外抗埃博拉病毒活性，静脉给药恒河猴也具有良好的体内药效，基于以下两点考虑，Remdesivir一开始就是做注射剂使用的：
（1）Remdesivir的前药设计思路使用的还是Soforbuvir的，所以这东西具有肝靶向，口服肝脏首过代谢太强了，因此开发为口服药物几乎不可能；
（2）埃博拉病毒感染病情发展快，且胃肠道受损口服给药意义不大，静脉给药会起效更快。
于是Gilead就开始了Remdesivir治疗埃博拉的II期临床，但是效果没有作为对照的单抗好，所以一度停滞不前。
想详细了解Remdesivir发现过程，推荐阅读：
Discovery and Synthesis of a Phosphoramidate Prodrug of a Pyrrolo[2,1-f][triazin-4-amino] Adenine C-Nucleoside (GS-5734) for the Treatment of Ebola and Emerging Viruses
直到2019年底，新冠爆发，Remdesivir又再一次进入人们视野，一度成了“人民的希望”。
但是Remdesivir效果并不好，主要是以下几点原因：
（1）磷酯酰胺前药设计是为了肝靶向，需要进入细胞后代谢转化为活性三磷酸形式，不同细胞代谢转化的能力不一样，肝细胞、外周血单核细胞、巨噬细胞等等转化能力都很强（和酶的分布有关），但是这些细胞都不是SARS-CoV-2的靶细胞，呼吸道相关细胞里面可能转化能力不强，这个没人测过，但是有这么推测过的；
（2）静脉注射后，血浆里转化为其母体核苷GS-441524，该结构进入细胞可能较慢，进入细胞后转化为单磷酸更慢。
由于上述两点原因，Remdesivir有抗病毒活性，但是体内药效不佳。
VV116和Remdesivir的区别
所以沈敬山课题组基于Remdesivir进行了结构改造，得到了VV116，先看看这个分子的结构，看看最终改了哪些地方？
VV116（左）游离碱结构，VV116为氢溴酸盐形式
上图中标红的地方就是VV116和Remdesivir有区别的地方，前药设计改为全酯化设计，然后碱基部分将氢换为D，这种前药设计主要是为了口服给药将分子递送进入循环，然后在血浆里转化为上图右侧的核苷形式（代号X1），然后以这种形式进入细胞。
我们看看这个化合物的体外活性数据：
使用的是猴细胞Vero-E6，可以明显看出几个问题：
（1）Remdesivir如前述所说进入细胞后不能很好转化为三磷酸形式，具有一定的抗病毒活性，而其游离核苷形式GS-441524活性却强3倍左右，这也间接说明Remdesivir在测试媒介中并不能很好转化为核苷形式；
（2）VV116和X1活性相当，说明其能在测试媒介中很好转化，也能进入细胞完成三磷酸转化；
（3）X1和GS-441524活性差别，可能源于透膜性和胞内转化效率的差别。
现在看看这个化合物的代谢情况，即口服给药后，检测血浆里X1的含量（等摩尔当量进行剂量标准化）：
静脉2mg/kg，口服10mg/kg给药大鼠：
参考文献1
生物利用度为49.9%，具有很好的血浆暴露量。
下面放一张文献中给出的总结的图，大致可以看看整个研究的过程：
参考文献2
研究人员随后在转基因小鼠体内验证了其体内药效，具体方案如下：
实验组：VV116 25 mg/kg，50 mg/kg，100 mg/kg三组，每天口服给药两次，连续给药5天，攻毒时给药。
阳性对照组：EIDD-2801(Molnupiravir)，250 mg/kg，500 mg/kg两组，每天口服给药两次，连续给药五天，攻毒时给药。
外加一组溶媒对照组。
分别在第二天和第五天取样检测肺部病毒滴度（PCR和空斑法两种）。
结果如上图d所示，100 mg/kg剂量组和阳性对照以空斑法检测时，病毒滴度均在检测限以下，体内抗病毒效果还是很好的。
下面看看临床发展情况：
似乎就回到了开局君实生物昨天发布的那则新闻了，上海君实生物和旺山旺水公司合作开发口服核苷类抗新冠病毒药物VV116。
此外，这个项目是和乌兹别克斯坦有合作的，计划在乌兹别克斯坦开展临床试验，已经拿到临床批件了，且拟计划在乌兹别克斯坦建厂生产原料药。
这个项目的合作单位还有武汉病毒所、新疆理化所、中国科学院中亚药物研发中心等。
具体说VV116能够出于Remdesivir而胜于Remdesivir，我们拭目以待临床试验结果，单从临床前数据来看，很难做出评判。
来源：知乎用户Orange
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药物
细胞
核苷
结果
GS-441524