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凝血因子Xa靶向技術(shù)突破:阿哌沙班成就千億抗凝藥市場(chǎng)傳奇

在醫(yī)藥界,晚一步往往意味著步步慢。 但阿哌沙班卻是個(gè)例外。 作為第三個(gè)上市的“沙班”類藥物,它面臨著達(dá)比加群酯和利伐沙班的雙重夾擊 。 然而,憑借在ARISTOTLE研究中對(duì)華法林實(shí)現(xiàn)的“全方位碾壓”——療效更好、出血更少、死亡率更低 ,它硬是上演了一場(chǎng)精彩絕倫的商業(yè)逆襲。 這就是“Best-in-Class”的力量。

生理學(xué)基礎(chǔ)

1. 血管內(nèi)的流體力學(xué)與血栓成因

要理解阿哌沙班的偉大,首先得看懂它所處的戰(zhàn)場(chǎng)——人體血液循環(huán)系統(tǒng)~

人體循環(huán)系統(tǒng)宛如一套精密的液壓管網(wǎng),其核心訴求在于維持血液的層流狀態(tài)以高效輸送氧氣與養(yǎng)分,同時(shí)具備在管壁破損時(shí)瞬間“固化”的自修復(fù)能力。 這就像一套精密的液壓管網(wǎng),核心訴求只有兩個(gè):平時(shí)要“流得動(dòng)”,破了要“堵得住”。凝血系統(tǒng)負(fù)責(zé)構(gòu)建止血屏障,而纖溶系統(tǒng)則負(fù)責(zé)清除多余的血栓以復(fù)通血管。當(dāng)這一平衡向凝血側(cè)傾斜時(shí),病理性的血栓便隨之產(chǎn)生,成為阻塞生命之河的“暗礁”。

血栓的形成機(jī)制因發(fā)生部位的不同而呈現(xiàn)顯著差異,這也決定了抗凝藥物設(shè)計(jì)的不同策略:

動(dòng)脈血栓:主要發(fā)生在高剪切力的動(dòng)脈系統(tǒng)中,其病理基礎(chǔ)往往是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的破裂。斑塊破裂暴露出的內(nèi)皮下膠原纖維會(huì)瞬間激活血小板,形成以血小板聚集為主的“白色血栓”。這類血栓是心肌梗死和缺血性腦卒中的元兇。

動(dòng)脈血栓形成

靜脈血栓:多發(fā)生于低流速的靜脈系統(tǒng),尤其是下肢深靜脈。長(zhǎng)期久坐、制動(dòng)導(dǎo)致的血流淤滯使得局部凝血因子濃度升高,形成以纖維蛋白網(wǎng)羅紅細(xì)胞為主的“紅色血栓”。一旦血栓脫落,隨血流進(jìn)入肺循環(huán),即形成致死性的肺栓塞(PE)。

血栓栓塞形成

這就是抗凝藥設(shè)計(jì)的終極難題:如何在不造成大出血(破壞止血功能)的前提下,精準(zhǔn)地溶掉致命的血栓?

科學(xué)家們找到了一個(gè)“咽喉要道”——凝血因子Xa。 它是凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的樞紐。數(shù)據(jù)表明,抑制1個(gè)分子的因子Xa,可以阻止約1000個(gè)凝血酶分子的產(chǎn)生 。這種驚人的“生物放大效應(yīng)”,讓它成為了完美的靶點(diǎn)。

2. 級(jí)聯(lián)反應(yīng)的“咽喉”要道——凝血因子Xa

凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)是一系列酶原被逐級(jí)激活的生物化學(xué)過程。盡管啟動(dòng)路徑分為內(nèi)源性(Intrinsic Pathway,由接觸激活啟動(dòng))和外源性(Extrinsic Pathway,由組織因子啟動(dòng)),但這兩條路徑最終匯聚于共同通路的起點(diǎn)——凝血因子X的活化

因子Xa(FXa)處于凝血級(jí)聯(lián)的樞紐位置,具有極高的生物放大效應(yīng)。作為凝血酶原復(fù)合物(Prothrombinase Complex)的核心組分,F(xiàn)Xa在因子Va、鈣離子和磷脂膜的輔助下,催化凝血酶原(因子II)轉(zhuǎn)化為凝血酶(因子IIa)。研究表明,抑制1個(gè)分子的因子Xa可以阻止約1000個(gè)分子凝血酶的產(chǎn)生。這種驚人的放大效應(yīng)使得FXa成為理想的抗凝靶點(diǎn):既能高效阻斷凝血過程,又因其位于凝血酶生成的上游,理論上比直接抑制凝血酶具有更寬的治療窗口,且不會(huì)影響已生成凝血酶的生理止血功能。

凝血機(jī)制

抗凝藥物進(jìn)化史

1. 早期紀(jì)元:肝素與華法林的發(fā)現(xiàn)

抗凝治療的歷史始于偶然與觀察。1916年,約翰霍普金斯大學(xué)的學(xué)生McLean在提取促凝物質(zhì)時(shí)意外發(fā)現(xiàn)了具有抗凝活性的“肝素”。然而,肝素必須注射給藥且藥代動(dòng)力學(xué)(PK)變異大,限制了其便利性。

口服抗凝藥的鼻祖——華法林(Warfarin)的發(fā)現(xiàn)則更加傳奇。20世紀(jì)20年代,北美牧場(chǎng)爆發(fā)了牛群因食用發(fā)霉甜苜蓿而死于內(nèi)出血的“甜苜蓿病”。威斯康辛大學(xué)的Karl Link經(jīng)過數(shù)年研究,于1941年分離出致病元兇雙香豆素。隨后開發(fā)的衍生物華法林最初被用作滅鼠藥。直到1954年,F(xiàn)DA才批準(zhǔn)其用于人類。盡管華法林統(tǒng)治了口服抗凝市場(chǎng)半個(gè)多世紀(jì),但其狹窄的治療窗、繁雜的食物藥物相互作用以及頻繁監(jiān)測(cè)INR(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比值)的需求,一直是臨床醫(yī)生的夢(mèng)魘。

2. 中期演進(jìn):低分子肝素與直接凝血酶抑制劑

20世紀(jì)80年代,低分子肝素(LMWH)的問世改善了肝素的生物利用度,但仍未擺脫注射給藥的局限。隨后的直接凝血酶抑制劑(DTI),如源自水蛭素的比伐盧定(注射)和達(dá)比加群酯(口服),雖然實(shí)現(xiàn)了靶點(diǎn)的精準(zhǔn)化,但在安全性(如消化道出血風(fēng)險(xiǎn))和腎功能依賴性方面仍有改進(jìn)空間。

3.“沙班”時(shí)代的開啟:因子Xa抑制劑的崛起

為了克服華法林的局限,醫(yī)藥界將目光鎖定在因子Xa上。理想的抗凝劑應(yīng)當(dāng)具備:口服有效、起效迅速、治療窗寬、無需監(jiān)測(cè)、藥物相互作用少。這一理念催生了“沙班”類藥物的研發(fā)競(jìng)賽。

利伐沙班(商品名為Xarelto;中文名為拜瑞妥)作為首個(gè)上市的口服FXa抑制劑(2008年),證明了這一路徑的可行性。

拜瑞妥歷年銷售額

然而,拜耳公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在早期篩選中也經(jīng)歷了從高活性但低吸收的脒基化合物,到利用惡唑烷酮骨架改善藥代性質(zhì)的艱難探索。

化合物結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到利伐沙班的過程

利伐沙班是成功的,它證明了這條路走得通。但作為“先驅(qū)”,它也留下了遺憾:每日一次的給藥導(dǎo)致血藥濃度峰谷波動(dòng)大,特定人群的出血風(fēng)險(xiǎn)依然存在 。

這給后來的阿哌沙班留下了超越的空間。

阿哌沙班的創(chuàng)制

阿哌沙班的研發(fā)歷程是藥物化學(xué)領(lǐng)域理性設(shè)計(jì)的教科書級(jí)案例。這一過程并非一蹴而就,而是經(jīng)歷了從靶點(diǎn)遷移、骨架躍遷到精細(xì)修飾的漫長(zhǎng)演進(jìn)。

1. 緣起:從血小板到凝血因子的跨界

20世紀(jì)90年代中期,杜邦制藥(后被BMS收購(gòu))的科學(xué)家正在研究血小板糖蛋白IIb/IIIa拮抗劑。他們敏銳地發(fā)現(xiàn),IIb/IIIa受體識(shí)別的RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)序列與因子Xa識(shí)別的底物序列在電荷分布上具有相似性。這一洞察促使他們利用現(xiàn)有的IIb/IIIa拮抗劑庫(kù)篩選FXa抑制活性,最終發(fā)現(xiàn)了一個(gè)微弱活性的苗頭化合物(Ki = 38.5 μM)。

2. 構(gòu)效關(guān)系(SAR)的深度優(yōu)化

阿哌沙班的分子構(gòu)建過程,是利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)和計(jì)算化學(xué)不斷打磨分子性質(zhì)的過程。

① P1口袋的結(jié)合:因子Xa的S1口袋底部含有Asp189殘基,通常傾向于結(jié)合堿性的精氨酸或脒基。早期的化合物確實(shí)引入了苯脒結(jié)構(gòu)以獲得高活性(Ki達(dá)到nM級(jí)別),但強(qiáng)堿性的脒基導(dǎo)致口服生物利用度極差(難以穿透腸壁膜)。BMS團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地使用對(duì)甲氧基苯基這一中性基團(tuán)來替代脒基。雖然失去了部分靜電相互作用,但通過優(yōu)化分子的其他部分,依然保持了高親和力,且顯著提升了口服吸收率。

② 核心骨架的鎖定:為了固定分子的空間構(gòu)象,使其呈現(xiàn)更有利于結(jié)合的“L”型,研究人員引入了雙環(huán)吡唑酮核心骨架。這種剛性結(jié)構(gòu)減少了分子旋轉(zhuǎn)的熵?fù)p失,提高了結(jié)合效率。

③ P4口袋的填充:在分子的另一端,為了填充因子Xa疏水的S4口袋(由Tyr99, Phe174, Trp215組成),研究團(tuán)隊(duì)引入了一個(gè)內(nèi)酰胺(哌啶酮)環(huán)。X射線晶體衍射顯示,這個(gè)內(nèi)酰胺環(huán)與S4口袋中的芳香殘基形成了完美的π-π堆積作用,極大地提升了選擇性和活性。

阿哌沙班與Xa因子結(jié)合的X射線圖

3. 最終候選物 BMS-562247

經(jīng)過多輪優(yōu)化,代號(hào)為 BMS-562247 的化合物(即阿哌沙班)脫穎而出。其Ki值達(dá)到了驚人的0.08 nM,對(duì)因子Xa的選擇性是對(duì)凝血酶的30,000倍以上。

化合物結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到阿哌沙班的過程

更重要的是,它在動(dòng)物模型中展現(xiàn)出了極佳的口服生物利用度(>50%)和適中的半衰期(8-15小時(shí)),支持每日兩次(BID)給藥方案。

別小看這個(gè)BID。相比每日一次,BID能讓血藥濃度曲線更平滑,削峰填谷——既保證了低谷時(shí)能抗凝,又削減了高峰時(shí)出血的風(fēng)險(xiǎn) 。

臨床驗(yàn)證:證據(jù)為王的巔峰對(duì)決

有了好藥,還得敢賭。 BMS做了一個(gè)極具戰(zhàn)略眼光的決定:拉上輝瑞,開啟了規(guī)模空前的ARISTOTLE研究,納入了18,201名患者,直接單挑霸主華法林。

1. ARISTOTLE研究:超越標(biāo)準(zhǔn)的勝利

ARISTOTLE試驗(yàn)是一項(xiàng)多中心、雙盲、隨機(jī)對(duì)照研究,納入了18,201名房顫患者,旨在比較阿哌沙班和華法林哪種藥物在預(yù)防房顫患者卒中(同時(shí)最大限度減少出血)方面更有效。

結(jié)果是震撼的“三殺”:

① 療效:卒中或全身性栓塞的發(fā)生率降低了21%(優(yōu)效性 P<0.01)。

② 安全:大出血風(fēng)險(xiǎn)降低了31%(優(yōu)效性 P<0.001),尤其是顱內(nèi)出血風(fēng)險(xiǎn)大幅下降。

③ 生存:全因死亡率降低了11%(P=0.047)。

這是一項(xiàng)里程碑式的成就。在當(dāng)時(shí)已上市的競(jìng)品中,達(dá)比加群酯僅在150mg劑量下表現(xiàn)出優(yōu)效性但增加了消化道出血風(fēng)險(xiǎn);利伐沙班在ROCKET-AF研究中主要終點(diǎn)僅達(dá)到非劣效性。阿哌沙班是唯一在療效、出血和全因死亡率上同時(shí)優(yōu)于華法林的藥物,這為其后來的市場(chǎng)統(tǒng)治地位奠定了堅(jiān)實(shí)的循證醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)。

2. 廣泛的適應(yīng)癥布局

除房顫卒中預(yù)防外,阿哌沙班在深靜脈血栓(DVT)和肺栓塞(PE)的治療(AMPLIFY研究)及骨科手術(shù)后的預(yù)防(ADVANCE研究)中,同樣展現(xiàn)出不劣于標(biāo)準(zhǔn)療法且出血風(fēng)險(xiǎn)更低的優(yōu)異表現(xiàn)。特別是在腎功能不全和老年患者亞組中,阿哌沙班的安全性數(shù)據(jù)尤為突出,使其成為該類人群的首選藥物。

市場(chǎng)格局與商業(yè)傳奇

1. 后來居上的銷售神話

雖然 阿哌沙班(艾樂妥)是第三個(gè)上市的DOAC(晚于達(dá)比加群酯和利伐沙班),但憑借ARISTOTLE研究的卓越數(shù)據(jù)和BMS/輝瑞強(qiáng)大的商業(yè)推廣能力,阿哌沙班上演了驚天逆襲。

2019年:阿哌沙班銷售額首次超越利伐沙班,成為沙班類藥物中銷售額最高的產(chǎn)品。

2021年:銷售額超過100億美元,躋身標(biāo)志性重磅藥物行列。

2023年:全球銷售額達(dá)到約122億美元。

2024年:盡管面臨價(jià)格談判壓力,其全球銷售額進(jìn)一步攀升至約133億美元。其中,BMS報(bào)告美國(guó)市場(chǎng)收入約86億美元,輝瑞報(bào)告其權(quán)益收入約74億美元(注:因合作分成記賬方式不同,兩家財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)不可直接簡(jiǎn)單相加,但反映了其龐大的體量)。

艾樂妥歷年銷售額

2. 專利懸崖與仿制藥挑戰(zhàn)

但沒有永遠(yuǎn)的王。

任何重磅炸彈藥物都終將面臨專利懸崖。阿哌沙班的專利保衛(wèi)戰(zhàn)同樣激烈。

美國(guó)市場(chǎng):BMS輝瑞通過訴訟成功捍衛(wèi)了核心化合物專利及制劑專利。根據(jù)最新的法院裁決和和解協(xié)議,阿哌沙班在美國(guó)的仿制藥準(zhǔn)入時(shí)間已被推遲至2028年4月1日。這意味著它還有數(shù)年的獨(dú)占期紅利。

歐洲市場(chǎng):形勢(shì)相對(duì)嚴(yán)峻,部分關(guān)鍵專利預(yù)計(jì)在2026年下半年到期,部分國(guó)家可能面臨更早的仿制藥沖擊。

IRA影響:在美國(guó),Eliquis被選入首批Medicare價(jià)格談判名單,新的支付價(jià)格將于2026年生效,預(yù)計(jì)將對(duì)銷售額增長(zhǎng)率產(chǎn)生一定遏制。

BMS官方聲明

血栓栓塞治療藥物的最新進(jìn)展

1. 全球研發(fā)概況

依據(jù)摩熵醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫(kù)的全球藥物研發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)信息,截至2025年1月22日,全球范圍內(nèi)處于研發(fā)進(jìn)程中的血栓栓塞治療藥物(涵蓋創(chuàng)新藥、改良型新藥以及生物類似藥)總計(jì)88款。其中,已獲批上市46款,臨床三期6款,臨床一/二期合計(jì)23款,臨床前6款。

全球在研的血栓栓塞治療藥物開發(fā)階段

2. 已上市創(chuàng)新藥:沃拉帕沙 (Vorapaxar)

截至2025年1月22日,自艾樂妥上市以來,全球范圍內(nèi)僅有Xspire公司的 沃拉帕沙(Vorapaxar)這一款血栓栓塞治療創(chuàng)新藥成功獲批。該藥于2014年5月8日獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn),主要適用于有心肌梗死或外周動(dòng)脈疾病病史的患者。

獨(dú)特的作用機(jī)制:沃拉帕沙屬于蛋白酶激活受體1(PAR1)拮抗劑。凝血酶通過介導(dǎo)PAR1受體激活血小板,是血栓形成的關(guān)鍵步驟。沃拉帕沙通過抑制凝血酶與PAR1的結(jié)合,阻斷信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng),從而抑制血小板聚集,發(fā)揮抗栓功效。

臨床療效與安全性:其獲批主要基于TRA2°P-TIMI50大規(guī)模臨床研究(n>26,000)。結(jié)果顯示,在標(biāo)準(zhǔn)治療基礎(chǔ)上加用沃拉帕沙,患者的主要療效復(fù)合終點(diǎn)(心血管死亡、心肌梗死等)3年發(fā)生率為11.2%,優(yōu)于安慰劑組的12.4%。

然而,該藥面臨顯著的出血風(fēng)險(xiǎn)。約25%的患者出現(xiàn)出血,1%發(fā)生嚴(yán)重出血。因此,F(xiàn)DA對(duì)其添加了黑框警告:嚴(yán)禁用于有卒中、短暫性腦缺血發(fā)作(TIA)或顱內(nèi)出血病史的患者。盡管如此,沃拉帕沙仍為特定高;颊呷后w提供了重要的治療新選擇。

3. 臨床三期重點(diǎn)藥物(凝血因子XIa抑制劑)

截至2025年1月22日,有2款針對(duì)血栓栓塞治療的藥物處于臨床三期階段。

處于臨床三期的血栓栓塞治療創(chuàng)新藥

Milvexian 百時(shí)美施貴寶公司研發(fā)的一款口服小分子凝血因子XIa抑制劑。在針對(duì)擇期膝關(guān)節(jié)置換術(shù)患者的II期臨床研究(AXIOMATIC-TKR)中,該藥展現(xiàn)了優(yōu)異的療效與安全性平衡:

療效顯著:研究顯示其預(yù)防靜脈血栓栓塞(VTE)的效果呈劑量依賴性。每日一次或兩次服用200mg Milvexian的患者,VTE發(fā)生率分別降至7%和8%,顯著低于對(duì)照組依諾肝素的21%。

安全性高:在出血風(fēng)險(xiǎn)方面,Milvexian組總體出血率(約4%)與依諾肝素組持平,但嚴(yán)重不良事件發(fā)生率更低(2% vs 4%)。

該數(shù)據(jù)表明,Milvexian在有效抗凝的同時(shí)未增加出血負(fù)擔(dān)。目前BMS與強(qiáng)生正聯(lián)合推進(jìn)其三期臨床及商業(yè)化進(jìn)程。

Abelacimab 是另一款已進(jìn)入臨床三期的凝血因子XIa抑制劑,它是一種全人源單克隆抗體,由Anthos Therapeutics公司和Lonza公司聯(lián)合開發(fā)。

其臨床表現(xiàn)同樣令人矚目:

優(yōu)效性數(shù)據(jù):發(fā)表于《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》的II期結(jié)果顯示,在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后VTE預(yù)防中,75mg和150mg劑量組的VTE發(fā)生率僅為5%和4%,統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著優(yōu)于依諾肝素組(22%,P<0.001)。

壓倒性療效:其針對(duì)房顫卒中預(yù)防的II期研究(AZALEA-TIMI71)因展現(xiàn)出“壓倒性療效”而提前終止。

獨(dú)特優(yōu)勢(shì):作為抗體藥物,Abelacimab具備兩大差異化優(yōu)勢(shì):一是給藥頻率低(每月一次),極大提升了患者依從性;二是代謝途徑安全,不經(jīng)過肝腎代謝,對(duì)肝腎功能不全患者更為友好。

啟示

從華法林到阿哌沙班,抗凝藥物的迭代史,本質(zhì)上是一部技術(shù)進(jìn)化與商業(yè)博弈的進(jìn)化史。阿哌沙班通過對(duì)構(gòu)效關(guān)系的透徹研究和強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的商業(yè)策略,確立了其行業(yè)標(biāo)桿地位。

但這只是一個(gè)開始。面對(duì)未來,我們?cè)撊绾卫酶碌募夹g(shù)手段復(fù)刻甚至超越這種“極致優(yōu)化”?是繼續(xù)深耕小分子,還是轉(zhuǎn)向更前沿的模態(tài)? 這是一個(gè)開放的命題,期待在接下來的交流中,聽到大家對(duì)下一代“FIC”藥物研發(fā)的真知灼見。

       原文標(biāo)題 : 凝血因子Xa靶向技術(shù)突破:阿哌沙班成就千億抗凝藥市場(chǎng)傳奇

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