抗炎药物艾瑞昔布的研制--从分子设计到Ⅲ期临床研究

抗炎药物艾瑞昔布的研制’
——从分子设计到Ⅲ期临床研究
郭宗儒褚凤呜 程桂芳 柏爱萍 郭彦伸 冯志强
戴静芝
袁伯俊
钟大放陈永江
（中国医学科学院
蒋素梅吴玉霞周云曙孙辉孙飘扬
中国协和医科大学药物研究所，北京 １０００５０）
自从１９９１年发现环氧合酶一２（ＣＯＸ一２）与炎症密切相关以来，人们致力于研制ＣＯＸ 一２选择性抑制剂，以消除传统的非甾体抗炎药（ＮｓＡⅢ）对胃肠道的不良反应。选择性 ＣＯＸ一２抑制剂塞来昔布（ｃｅｌｅｃｏｘｉｂ）和罗非昔布（ｒｏｆｅｃｏｘｉｂ）等的问世，改变了临床应用抗 炎药物的格局。然而后来发现，长时间大剂量应用罗非昔布引起心肌梗死和脑卒中的发病危 险，导致该药在２００４年从全球市场撤销，并引起了对ＣＯＸ一２抑制剂是否是抗炎药物的适 宜靶标的质疑。虽然最后肯定了ＣＯＸ一２选择性抑制剂的效果，但仍要求２１种抗炎药物在
力学性质。综合评价初步药效学、药代动力学、亚急性毒性和化合物的合成易得性，确定代
号ｂ印一９０９为候选药物，命名为艾瑞昔布（ａｉｒｕｉｃｏｘｉｂ），进入全面的开发阶段。 同时，经计算机辅助，将艾瑞昔布分子对接到ＣＯＸ一２和ＣＯＸ—ｌ，计算与酶结合的能
量变化及其差异，计算得到的活性值接近于实验值。 ５临床前试验和资料申报ＳＦＤＡ 按照我国新药审评办法的规定，在与企业共同合作下，用１年的时间，以平行展开的方 式，对艾瑞昔布的药学（原料药和制剂的制备工艺、质量研究、质量标准、稳定性等）、药 效学（不同动物的抗炎、镇痛的模型）、药代动力学（大鼠和比格犬）和安全性（急性毒性、 长期毒性、特殊毒性、一般药理）进行了规范性试验，汇集资料上报，获得了ＳＦＤＡ的临床 研究批准文件。
说明书中明确标识出对胃肠道和心血管系统可能造成的不良反应的警示。
本工作始自于１９９８年，从分子设计，化合物的合成，构效关系研究，体外活性筛选， 体内活性评价，候选药物的确定，临床前研究，Ｉ期和Ⅱ期临床研究之结束，以及即将开始 的Ⅲ期临床研究，就是在上述的背景下开展的。下面按照研究顺序阐述本项目的研究内容。
的ＩＣ卯为１０。７ｍｏｌ／Ｌ范围，因而对ＣＯＸ一２活性高与３位磺酰基取代系列，且选择性低于表３ 的化合物。 ４以适度选择性的理念确定候选化合物
在发现ＣＯＸ一２初期，人们认为ＣＯＸ一２只是炎症细胞中诱导产生的酶系，而ＣＯＸ一１
是构成性酶，维持正常生理功能，前者有害，后者有益，因而力图发现高选择性抑制ＣＯＸ 一２的抑制剂，以降低对胃肠道的刺激。
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表３
３位含磺酰基的目标化合物对ＣＯＸ一１和ＣＯＸ一２酶的抑制活性
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比较表３和表４诸化合物对ＣＯＸ的抑制作用，可以看出，３位含有磺酰的化合物对ＣＯＸ
一２酶的选择性较强，大都高于ＣＯＸ—ｌ的活性上百倍，其对ＣＯＸ一２的ＩＣ５０大约在１０—７ｍｏｌ／ Ｌ范围内。而４位含有磺酰基的化合物对ＣＯＸ一２抑制作用的Ｉ‰为１０一ｍｏｌ／Ｌ，对ＣＯＸ一１
ＰＧｌ２和ＴＸＡ２相互制约，维持体内平衡。
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表４
４位含磺酰基的目标化合物对ＣＯＸ一１和ＣＯＸ一２酶的抑制活性
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传统非甾体抗炎药在抑制ＣＯＸ一２的同时，强效抑制ＣＯＸ一１，因此，会产生胃肠道损 伤的副作用；而选择性ＣＯＸ一２抑制剂特别是罗非昔布，过强地抑制ＣＯＸ一２，血液中失去 了抗衡ＴＸＡ２收缩血管血小板聚集的ＰＧｌ２，因而长期大剂量使用会造成心肌梗死或脑卒中等 后果，这是罗非昔布撤出市场的根本原因。 基于此，我们提出了适度抑制的理念，即抑制ＣＯＸ一２活性以治疗炎症，不过分地抑制
１药效团的确定 仔细分析已经和即将上市的ＣＯＸ一２抑制剂的化学结构，如塞来昔布、罗非昔布、瓦德
昔布和ＳＣ一５５８等的特征，发现均由三环构成，两个苯环与第三个环的相邻两个原子相连 接，呈共面或顺式结合，其中一个苯环的对位有甲磺酰基或氨磺酰基，第三个环可为五元或 六元芳杂环、脂环或芳脂环等。
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ＳＣ一５５８与ＣＯＸ一２（＾）和ｃｏｘ—Ｉ（台）结ｆ｝的比鞍
为了进一步证明ｉ环化合物的选择性优于传统的非甾体抗炎药，研究了氟比洛芬与 ＣＯＸ—ｌ和ＣＯＸ一２的结台状况和结合能，图４为氟比洛芬同ＣＯＸ一２（左）和ＣＯＸ一１（右）
的结合情况，可以看出氟比洛芬没有利用ＣＯＸ一２与ＣＯＸ—ｌ活性中心的结构差异，未能分
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中有５个化合物的抗炎效果与塞来昔布相当。 对这５个化合物进行亚急性毒性试验，用超过治疗剂量数十倍的６０ｍｇ／ｋｇ大鼠灌胃给 药，连续２８天，结果表明实验组与空白对照组大鼠的体征、行为、摄食、体重和解剖后脏 器的肉眼观察没有统计学差异。亚急性毒性试验表明，这些化合物在此剂量下是安全的。 从５个化合物中选出２个候选物，进一步评价抗炎活性、镇痛作用以及对大鼠的药代动
本工作获得北京市和国家自然科学基金以及国家８６３项目支持。
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抗炎药物艾瑞昔布的研制--从分子设计到Ⅲ期临床研究
作者： 作者单位： 郭宗儒， 陈永江， 蒋素梅， 吴玉霞， 周云曙， 孙辉， 孙飘扬， 褚凤鸣， 程桂芳， 柏爱萍， 郭彦伸， 冯志强， 戴静芝， 袁伯俊， 钟大放 中国医学科学院 中国协和医科大学 药物研究所，北京 100050
本文链接：/Conference_7118736.aspx
ＣＯＸ一２，而是适度抑制，这样不至于打破ＰＧｌ２和ＴＸＡ２的平衡，以期研制的抗炎药物既无
心血管事件又不引起胃肠道损伤。 在适度抑制概念的指导下，从表４的化合物中选择了ＣＯＸ一１ｉ跚／ＣＯＸ一２１围比值在５—３０ 范围、强度与罗非昔布相近的化合物进行动物体内试验，用化合物对角叉菜胶引起大鼠右后
趾肿胀的抑制作用作为评价化合物体内的抗炎活性指标，以塞来昔布为对照药，结果表明其
６
Ｉ期和Ⅱ期临床试验
在中山大学附属三院进行了Ｉ期临床试验，评价艾瑞昔布对健康志愿者的耐受性和药代
动力学性质，结果表明，每日口服给药２ Ｘ 肾功能未见异常，凝血时间未见变化。 在Ｉ期临床研究的基础上，经ＳＦＤＡ的批准在协和等６家医院进行Ⅱ期临床试验，用塞 来昔布作对照，进行随机双盲多中心试验，考察艾瑞昔布对骨关节炎患者的治疗作用和初步 安全性，结果表明，Ｅｌ服艾瑞昔布１００ ｎａｇ，每日２次，起效时间慢于对照药塞来昔布（２００ ｍｇ，ｑｄ），２周后的治疗效果相近。 ７Ⅲ期临床即将开始；另一个后续药物氯吲昔布在ＳＦＤＡ审批中 创制新药具有高风险性，一些不可预测的因素往往会使候选药物的研究突然中止，为了
２化台物的台成 化合物台成反应路线的设计采用了发散合成策略，即将同种结构类型的化合物所共有的
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骨架作为关键中间体，共合成了有代表性的化合物近４０个，各化合物均用波谱学方法鉴定
了结构。图５和图６分别是４位含有甲磺酰基的目标化合物和３位含有氨磺酰基的化合物
（另外两类化合物的合成路线省略）。
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造成与ＳＣ一５５８的范德华斥力。图３是ＳＣ一５５８与ＣＯＸ一２（左）和ＣＯＸ一１（右）的结合状 况，这是该抑制剂的选择性作用的结构基础。 分子力学计算表明，ＳＣ一５５８与ＣＯＸ一２的结合能低于同ＣＯＸ一１的结合，因此，有利 于选择性作用。表ｌ是与两种酶结合能的比较。
表１
Ｓ１３—５５８与ＣＯＸ一１和ＣＯＸ一２结合能的比较
辨出选择性，结台能的比较也显示出没有选择性（表２）。
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脚４氟比济芬与ＣＯＸ一２（左）和ＣＯＸ一１（右）的结合情况 表２氟比洛芬与ＣＯＸ一１和ｃｏｘ一２结合能的比较
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罗非昔布 瓦德昔布
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塞来昔布
・本工作获得北京市和国家自然科学基金以及国家８６３项目支持 ・２６７・
药效团是药物产生特定药理作用所必需的结构特 征及其在空间的分布，基于上述ＣＯＸ一２选择性抑制剂 的结构经计算机分析，获得了该类药物的药效团，如 图１所示。 图１中Ｒ代表甲基或氨基，ｘ为各种原子或取代 基，Ａ为任选的芳香或脂肪环。根据这个药效团模型，
事实并非如此。后来发现ＣＯＸ一２不只是诱导性酶，它也是正常组织，如内皮细胞中的 构成性酶，催化生成ＰＧＨ２，进而被前列环素合成酶生成ＰＧＩ，，ＰＧｌ２具有舒张血管、降低血
压和抑制血小板聚集作用。
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另一方面，血小板中只有ＣＯＸ一１的表达，催化生成ＰＧＨ２，后经血栓素合成酶转化成 血栓素Ａ２（ＴＸＡ２），ＴＸＡ２具有引发血小板聚集、凝血和收缩血管作用。在正常的血液中
一２酶的晶体结构（取自ＰＤＢ数据库），分析了小分子结构与酶活性中心的氨基酸残基的结 合状况，发现氨磺酰基结合于Ｈｉｓ９０、Ｇｌｎｌ９２和Ａｒ９５１３组成的腔穴中，磺酰基的两个氧原子 分别与Ｈｉｓ９０和ＡｒｇＳｌ３形成两个氢键。将ＳＣ一５５８分子对接到ＣＯＸ一１活性中心，结合受到
了限制，ＣＯＸ—ｌ与ＣＯＸ一２的主要区别在于氨基酸５２３不同，ＣＯＸ一２是体积较小的Ｖａｌ （缬氨酸），ＣＯＸ一１为体积较大的Ⅱｅ（异亮氨酸），这使得ＣＯＸ一１酶的活性中心容积变小，
用小鼠腹膜巨噬细胞与受试化合物温育，经脂多糖刺激，测定花生四烯酸生成ＰＧＲ
量，作为抑制ＣＯＸ一２的指标，并求出每个化合物的ＩＣ田。 用小鼠腹膜巨噬细胞与受试化合物温育，经Ａ２３１８７刺激，测定花生四烯酸生成６一ｋｅｔｏ
—ＰＧＦＩ。量，作为抑制ＣＯＸ一１的指标，并求出每个化合物的ＩＣ５０。阳性对照药为罗非昔布。 ＩＣ５０大于１０。ｍｏｌ／Ｌ的不作进一步测定。３位含有磺酰基的化合物对ＣＯＸ一１和ＣＯＸ一２的抑 制活性见表３；４位含有磺酰基的化合物的抑制活性见表４。
１００
ｍｇ，连续１０天，血尿常规、心脑电图和肝、