病毒感染可以引起多種疾病，嚴(yán)重危害人類生命健康。迄今，全世界發(fā)現(xiàn)的可以使人類發(fā)生疾病的病毒超過1000種，數(shù)萬種病毒亞型和變異種，其中流感病毒曾經(jīng)給人類帶來巨大的死亡。從16世紀(jì)以來，在過去的400多年里，有記載的全球性的“大流感”至少有30次，其中20世紀(jì)曾經(jīng)發(fā)生過至少三起大規(guī)模的流感。

其中，西班牙流感不僅死亡人數(shù)眾多，也改變了世界的走向。1918年前后剛好是第一次世界大戰(zhàn)的時候，西班牙流感一下就消滅了德意志超百萬的精銳部隊，不然孰勝孰負(fù)還不好確定呢。接著，三巨頭開會，直接導(dǎo)致了國內(nèi)的“五四”運(yùn)動。

流感病毒按血清學(xué)分類，可分為甲型、乙型和丙型。其中甲型病毒變異能力強(qiáng)，致病率高，是流感流行的主要傳染病毒。甲型流感病毒顆粒表面有三種蛋白：M2離子通道蛋白，血液凝集素HA，神經(jīng)氨酸酶NA，目前HA已經(jīng)表征出16種，NA已經(jīng)表征出9種。其中，作用于離子通道M2的藥物有金剛烷胺和金剛烷乙胺，這是最早的抗流感病毒藥物；血液凝集素HA抑制劑可以直接阻斷病毒感染，是一個非常重要的靶標(biāo)，但是令人遺憾的是此靶點(diǎn)至今尚無藥物研發(fā)成功；作用于神經(jīng)氨酸酶NA的藥物有扎那米韋，奧司他韋和帕納米偉。其中扎那米韋是吸入式的藥物，奧司他韋是口服藥物，由于奧司他韋的優(yōu)異的順從性，其市場份額遠(yuǎn)高于扎那米韋。

神經(jīng)氨酸酶NA（圖1）是一個完整的膜糖蛋白，位于病毒的N端區(qū)域，是一個呈蘑菇狀的四聚體糖蛋白，具有水解唾液酸的活性，當(dāng)成熟的流感病毒經(jīng)出芽的方式脫離宿主細(xì)胞之后，病毒表面的血凝素會經(jīng)由唾液酸與宿主細(xì)胞膜保持聯(lián)系，需要由神經(jīng)氨酸酶將唾液酸水解，切斷病毒與宿主細(xì)胞的最后聯(lián)系。

奧司他韋的發(fā)現(xiàn)得益于神經(jīng)氨酸酶結(jié)構(gòu)的確定和基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計的思路的發(fā)展。奧司他韋的設(shè)計原理是模擬唾液酸的構(gòu)型（圖2）及其中間態(tài)的構(gòu)象模擬。

唾液酸的中間態(tài)構(gòu)象

奧司他韋的發(fā)現(xiàn)得益于扎那米韋結(jié)構(gòu)（圖3）的公布，吉利德公司的科學(xué)家先嘗試簡單的結(jié)構(gòu)修飾，如三氟基衍生物等等，但效果都不好；隨后科學(xué)家將二氫吡喃環(huán)替換為碳環(huán)，用更易合成的氨基取代胍基，得到化合物A和B（圖3）?；衔顰和B僅僅是雙鍵的位置不同，但是酶活性測試發(fā)現(xiàn)化合物A的IC50=6300nmol/L，化合物B沒有活性。研究人員通過對化合物A和B的構(gòu)效研究及酶活性測試，說明了化合物A的雙鍵位置的重要性，同時確定化合物A為先導(dǎo)化合物繼續(xù)深入研究。

經(jīng)過對NA復(fù)合物的X射線晶體結(jié)構(gòu)研究分析，研究人員決定保留羧基、乙酰氨基、氨基部分，只對羥基進(jìn)行進(jìn)一步的修飾。將化合物A的羥基修飾為甲氧基（圖4，化合物C），其IC50=3700nmol/L，表現(xiàn)出更高的活性。接著，研究人員又逐步增加碳鏈的長度得到化合物D,E,F,其活性分別為2000nmol/L，180nmol/L，300nmol/L，結(jié)果顯示1-3個碳鏈長度時，活性隨著碳鏈的增長而增加，增加到四個碳時，活性有所下降。接著，研究人員又設(shè)計了帶有支鏈的化合物G,H,I,J，其活性分別為200nmol/L，10nmol/L，9nmol/L，1nmol/L，發(fā)現(xiàn)支鏈有提高活性的趨勢；于是又設(shè)計出化合物K,L,M，其活性又下降了。于是，研究人員對化合物J進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)其對實(shí)驗(yàn)室菌株和臨床分離出來的流感病毒具有良好的抗病毒活性，但是發(fā)現(xiàn)其口服生物利用度低，不能開發(fā)成為口服藥物。為了提高口服生物利用度，將游離的羧基優(yōu)化為穩(wěn)定的脂基化合物N。該化合物經(jīng)口服，生物利用度大幅提高到80%左右，將它配制成磷酸鹽形式就是我們熟知的奧司他韋。

奧司他韋從研究立項到成功上市只用了7年的時間，這是近代新藥研發(fā)史上很罕見的高效，也成為了基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計的經(jīng)典案例。我們回顧奧司他韋的研發(fā)歷程，不管是先導(dǎo)化合物的選擇還是研發(fā)手段，都有很多值得新藥研發(fā)工作者學(xué)習(xí)和借鑒的地方，也說明me-too，me-better只要運(yùn)用得當(dāng)，也是新藥研發(fā)的有效手段之一。