原标题:辉瑞“神药”,中国制造
谁能想到,一团尘封17年的小分子,能在科学家手中脱胎换骨,成为帕克洛韦德(Paxlovid,或名帕罗韦德),并有望给研发药企带来220亿美元的年收入。 [1]
在本文中,果壳硬科技团队带你认识这款全球第一个获FDA批准的新冠口服药 [2] ,尝试回答这些问题:帕克洛韦德是如何研发出来的?制造起来难吗? 能结束疫情吗?还有哪些同类新冠口服药值得期待?
李拓、杨景诒丨作者
李拓丨编辑
果壳硬科技丨策划
帕克洛韦德的故事可能相当久远,让我们先从猫聊起。
太长不看版:
1. 辉瑞口服药有两个成分。其中核心成分奈玛特韦是在2003年的一款SARS药改进而来;
2. “神药”产能可能不足,最突出的表现是美国政府的2000万订单,交付周期会拖到今年9月,先别指望辉瑞拯救地球;
3. 影响产能的因素,一是原料药乃至基础化工产品(比如金属钠)的产能不足,二是仿制药还需要时间;
4. 奈玛特韦的关键原料绝大部分需要中国供应,暂时存在供应缺口,但远期可充分满足全球需要;
5. 奈玛特韦虽然授权全球36个仿制药公司,但这些仿制药可能要2023年才能面市;
6. 本文仅讨论奈玛特韦的研发历史和产业链供应,其它药物、疫苗及政策均不在本文讨论范围。
治猫病的“路线问题”
猫传染性腹膜炎(猫传腹),由一种冠状病毒FIPV(feline infectious peritonitis virus)引发,一度是猫的不治之症。本世纪初,人们开始研究使用一种代号GC376的药物来治疗该病。
GC376是一种3CL蛋白酶抑制剂,其作用原理是:通过抑制冠状病毒3CL蛋白酶(3C-like protease),从而抑制病毒蛋白的形成,最终使病毒合成和复制失败。
2018年,动保公司Anivive从堪萨斯州立大学动物学院的两名研究者张京玉(???/Kyeong-Ok Chang)、金允贞(???/Yunjeong Kim)手中买下专利,进行全球商业化开发。 [3]
不过,这款GC376的商业化之路并不平坦。2015年的一项试验结果就表明,在注射了GC376之后,参与试验的20只猫仅有7只活了下来 [4] ;2020年一项研究表明,GC376还需要与阿莫地喹合用 [5] 。这意味着,GC376对猫的实际效果一般。
GS441是一种核酸类似物,其代谢产物可以竞争性地令病毒RNA复制出错,进而终止病毒复制,治疗猫传腹的效果更好。 [6][7]
爱猫心切的人类治疗猫传腹的两种药,也代表了 对抗冠状病毒的两条技术路线:一个是3CL蛋白抑制剂(GC376),另一个是核酸抑制剂(GS441)。新冠疫情爆发后,人们也从这两条技术路线中获取灵感。
沿着核酸抑制剂的路线,人们找到了GS441的药物前体GS5734,一种同样对猫传腹效果明显的药物分子,2020年,它被称为“瑞德西韦”(Remdesivir),广为人知;默沙东的莫努匹拉韦(Molnupiravir,或名莫匹拉韦)也是一种核酸抑制剂。只不过实践证明,瑞德西韦和莫努匹拉韦的抗新冠效果都不甚出色。
沿着GC376代表的3CL抑制剂的路线,辉瑞最终发现了帕克洛韦德(Paxlovid)组合疗法。
2022年4月22日,世界卫生组织更新新冠肺炎治疗指南,强烈推荐住院风险最高的轻中度新冠患者使用帕克洛韦德,同时更新指南,建议住院风险高的轻中度新冠患者使用瑞德西韦。 [43]
帕克洛韦德略胜一筹。
一款明星新冠药的诞生
帕克洛韦德的研发并非从零开始,而是辉瑞研究人员翻检故纸堆的结果。
2021年12月22日,帕克洛韦德成为首款获得FDA紧急批准的新冠口服药。
先来算一笔账:一盒帕克洛韦德为一疗程,为五天的口服量,包含五板药(每板供一天两次服用),每次150mg的两粒奈玛特韦和一粒100mg的利托那韦。也就是说,每一个疗程需服用1.5g奈玛特韦,1g利托那韦。因此美国政府2000万疗程的订单,共需30吨奈玛特韦。这只是成品规模,还不算全部步骤的原料。
一山放过一山拦,接下来,辉瑞要解决的问题是:如何大规模生产帕克洛韦德。
“金手指”在中国
30吨药多吗?
2020年7月,美国政府首次向辉瑞下单购买mRNA新冠疫苗,规模多达1亿剂 [16] 。相比之下,2000万疗程的口服药并不算很多。但从辉瑞的表态来看,这显然不容易。
拿到第二笔订单之后,辉瑞表示,即使加速,首批1000万的订单也要在2022年6月才能交付,第二批1000万疗程交付时间则为9月 [15] 。在2022年摩根大通医药年会(JPM)期间,辉瑞CEO阿尔伯特·伯拉(Albert Bourla)披露了更详细的产能和交付进度:2022年第一季度可制造600万~700万疗程,到二季度末,帕克洛韦德的总产量将达到3000万疗程,年底达到1.2亿疗程。 [17]
宇宙药厂辉瑞遇到了什么问题?
帕克洛韦德包含两种成分:奈玛特韦和利托那韦。其组合原理是:虽然奈玛特韦可抑制新冠病毒蛋白的合成,但该药会被肝脏中一种名为CYP3A4的酶快速降解。这时就需要用利托那韦抑制CYP3A4的活性,进而将奈玛特韦的血药浓度维持在一定水平 [18] ,以保证一日两次的治疗效果。
果壳硬科技团队发现,从专利分布和当前市场行情来看,利托那韦并不难造。
利托那韦最早由雅培(Abbott)的子公司雅培生命研发,1996年,FDA批准利托那韦注射液和胶囊用于治疗HIV感染 [19] ,2013年,雅培生命拆分独立成新公司艾伯维(Abbvie),后者继承了利托那韦的专利,生产利托那韦片“艾治威”。
新冠大流行初期,洛匹那韦-利托那韦(即抗HIV组合药物“克力芝”)曾用于新冠治疗试验 [20] ,但效果有争议。到2020年10月,牛津大学、英国国家卫生研究所等机构在《柳叶刀》发布的论文称,通过随机对照、开放标签的平行的试验表明,克力芝对新冠患者并无特效。 [21]
利托那韦的专利已于2017年专利已到期 [22] ,国内外有不少公司做出了相关仿制药。中国国家药监局官网显示,有三家国内药企分别生产利托那韦原料药(上海迪赛诺)、口服液(厦门万全万特)和片剂(江苏宣泰)。
信源丨国家药监局官网
公告信息显示,仅歌礼制药一家通过江苏宣泰生产利托那韦,年产能就能达到5.3亿片 [23] ,如果加上全球其它国家的仿制量,利托那韦的供应并不成问题。
不过,对全球药企来说,制造奈玛特韦是个全新的课题。
美联社报道援引辉瑞官方专家称,生产帕克洛韦德(主要是奈玛特韦)像搭积木,关键原料都在不同地区,制造商涉及超10个国家的20多个地点,其生产周期已从最初的9个月缩短至7个月。 [24]
但奈玛特韦遇到的困难并不只是生产步骤之繁琐,还有供应链问题。《科学》专栏作者德克·劳(Derek Lowe)指出,这个生产链条可能会有不少问题:
不少生产步骤涉及Boc基团,即二碳酸二叔丁酯(DIBOC),但DIBOC的产能并没有那么多,因为它的上一级原料是叔丁醇钠,后者需要用叔丁醇和金属钠合成。 [25]
这就是包括美国在内的绝大多数国家遇到的上游供应链瓶颈: 没有足够多的金属钠。
生产金属钠需要大规模电解冶金产业。2020年,全球金属钠产能装置约16.05万吨。其中,中国装置产能为13.25万吨。仅中盐化工一家的金属钠产能就达到6.5万吨,占全球产能的40.5%。 [26]
“基本上,如果你回溯任何一种药物的生产,直到最早的阶段,你几乎总是会找到一大堆离岸供应商。他们大多是中国人,不过也有一些印度人和其它国家。”德克·劳在其专栏文章中指出,“在美国不再具备这样的能力,因为让别人做这事儿要便宜得多。” [25]
因此,如果必须按辉瑞的公布的工艺路线图制造奈玛特韦,那么 中国必然成为奈玛特韦上游原料的核心生产地。
那么,中国的原料和成品供应情况如何?
“神药”难造
辉瑞在《科学》杂志发布的论文显示,他们在实验室合成150g奈玛特韦,下图是他们给出的方法,至少需要8步——
图源丨《科学》 [5]
根据上图步骤,关键原料包括以下几种:
可以发现,若按辉瑞2022年1.2亿疗程的计划产能,仅中国的原料供应量就能满足六成以上的需求。少量供应缺口集中在关键原料SM1、SM2,以下分别讨论。
先来看SM1。民生证券研报指出,制造克级SM1的总收率为86%,高于制造公斤级的66%,但产业化难度更高,因此生产实践中仍需采用公斤级制造工艺。后者需要-120℃的工业级生产的低温和溴乙腈原料,因此生产难点在于超低温生产条件和氰化物原料的资质壁垒。 [28]
不过,一位要求匿名的化工行业人士告诉果壳硬科技团队(ID:guokr233),在化工园区内,大型药企与本地政府通常关系良好。“对于新冠特效药这样的项目,本地更是会一路绿灯,环评、安评都不会有大问题。”因此如果需要,经济利益应能驱使国内供应商,完全补足现有缺口,进而满足T13产量。
再来看SM2。SM2的生产难度小于SM1,虽然目前直接供应量不足,但按奈玛特韦的今年总需求量,倒推SM2中间体卡隆酸酐的需求量约为454吨/年,该原料目前的供应量270吨/年,拟建产能则超过1000吨 [27] 。也就是说,SM2基本也不存在供应难题,只看在建生产线何时量产。
当然,以上反应产率、供应链需求量,只是相关研究机构按辉瑞官方文件做出的测算,这些都是理想状况,实际生产工艺可能大有不同。
某高校化工专业研究人员告诉果壳硬科技团队,目前国内舆论都基于辉瑞2021年11月发表的论文,来推测和拼凑奈玛特韦的供应链,而实际生产过程可能和辉瑞给出的流程有所差异,且并不排除辉瑞或已开发出更优工艺的可能性。
“科研论文给出的产率不可尽信。”前述匿名行业人士也指出,专利申请方真正使用的原料,可能隐藏在“包括但不限于××”之类语焉不详的描述句式中,因此完全按照化工产业的专利说明书仿制产品,效果并不够好。“一般情况下,想要生产的产品,不会在专利、论文中给出实际的生产工艺。论文中的核磁、质谱等验证数据是真实的,但是 合成过程中的关键技巧(比如分段升温、加料顺序等)可能会被隐瞒,对于不以合成过程为重点的文献尤为如此。”文献通常会给出一种可以实现合成路线的条件,研发人员通过优化,一般都能达到更高的产率。
“在做药化时的工艺路线,和最终在工厂里生产的工艺路线,可能千差万别。”前述高校化工专业研究人员表示,化学药物从研发到生产,工艺会“滚动优化”,他告诉果壳硬科技团队, “最终目标是尽可能以便宜的价格,尽可能高的产率,尽可能短的步骤,实现大量可重复的合成。”
目前,国内不少公司已经在尝试优化奈玛特韦中间体的生产流程,国家知识产权局官网显示,多家中国公司的奈玛特韦优化工艺专利,都在申请公示期。
总之,无需怀疑中国生产奈玛特韦的实力,但非化工行业金融从业者通过公开资料讨论供应链,也只能点到为止,指导投资更应慎之又慎。
但是,中国供应充足原料,就能顺利生产,及时供应吗?
骨感的3CL
3CL蛋白酶抑制剂的故事始于猫咪,声名大噪于奈玛特韦。与辉瑞同步,或受市场前景激励而投入研发的药企,让3CL赛道格外拥挤。
这里是果壳硬科技团队不完全统计的3CL新冠药的在研信息——
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制表丨果壳硬科技团队,信源丨公开信息
通观这些在研3CL新冠药,中美英等国的不少项目,都处于早期临床甚至未进入临床阶段。
这些在研的3CL新冠药物,市场前景如何?辉瑞过去一个季度的表现告诉我们,业绩不一定是敲敲计算器就算数的。
表面上,辉瑞可能从不会担心帕克洛韦德的销量,因为需求就摆在那。
由于能将高危患者住院率降低89%和死亡率降低88% [30] ,第一季度,全球各地都对帕克洛韦德翘首以待。而自获批至今,辉瑞已在中国寻找代工厂下单,还与MPP签协议授权中低收入国家的36家药企进行仿制 [31] ,但仿制药面向的中低收入国家市场,不包括中国。
2022年第一季度刚过完,产业分析师就对辉瑞新冠口服药帕克洛韦德的销售情况相当悲观:在一季度的美国市场,该药销售额或为6.2亿美元,还不及辉瑞此前19亿美元预估额的三分之一。 [36]
为何会有如此之大的落差?
第一,太贵了。
再生元鸡尾酒抗体疗法REGEN-COV定价2100美元/剂,默沙东的口服药莫努匹拉韦(Molnupiravir)定价700美元/疗程,与这些昂贵的新冠药前辈们相比,辉瑞帕克洛韦德定价529美元/疗程(按美国政府第一批采购价),算是较“便宜”了 [37] ,但依然是普通人难以承受的价格,政府采购前也得掂量一下。药品专利池(MPP)执行董事查尔斯·戈尔(Charles Gore)估计,帕克洛韦德的成本也不过20~25美元/疗程,未来可能下降至10美元/疗程。 [38]
只要辉瑞还坚持高价,帕克洛韦德的销售数据就不会太好看。
第二,服药要求有些特别。
在说明书中,辉瑞建议患者在确诊后 出现症状的五天内服用帕克洛韦德 [39] ,但NPR援引卫生专家指出,由于医生在开处方前,要考虑患者常用药是否与帕克洛韦德相互作用(例如,利托那韦会导致肝脏损伤 [40] ),这导致一些患者无法按要求及时服药。
即便患者符合服药标准,也可能因为预约不到医生拿不到处方,或者拿到处方而附近药店又没货,导致“用时没有,不用时闲置”的窘况。 [41]
第三,产能实在上不去。
图源丨杜克大学全球健康创新中心 COVID-19 Therapeutics [32]
虽然辉瑞已向多家中国CDMO公司派单,而MPP也授权36家公司进行仿制 [31] ,但2022年上半年,帕克洛韦德将主要销往富国(而且远不够卖),至于仿制药,根据“无国界医生”组织的估计,可能要到2023年才能面市。 [42]
从产能爬坡,到价格,再到全球分配,帕克洛韦德又将重复疫苗的故事:科技只能眼睁睁看着全世界因经济实力、医疗资源和认知水平的巨大差异,陷入又一轮不平等,无力改变。
终点未至
对深陷疫情泥潭的人类来说,帕克洛韦德带来了希望。但辉瑞新冠口服药的出现不是终点,我们依然需要通过切断传染途径(讲究卫生、社交隔离)、保护易感人群(打疫苗)、管理传染源(及时收治)的“ 传染病预防三环节”,备足弹药,综合抗疫。
唯有团结起来,回归常识,人类才能迎来真正的曙光。
References:
[2] FDA:FDA Authorizes First Oral Antiviral for Treatment of COVID-19 http://www.fda.gov/news-events/press-announcements/coronavirus-covid-19-update-fda-authorizes-first-oral-antiviral-treatment-covid-19
[3] Veterinary researchers and Anivive license antiviral drug for fatal cat disease 2018-9-20 http://www.k-state.edu/media/newsreleases/2018-09/fipantiviral92018.html
[4] Kim, Yunjeong; Shivanna, Vinay; Narayanan, Sanjeev; Prior, Allan M.; Weerasekara, Sahani; Hua, Duy H.; Kankanamalage, Anushka C. Galasiti; Groutas, William C.; Chang, Kyeong-Ok; Perlman, S. (2015). Broad-Spectrum Inhibitors against 3C-Like Proteases of Feline Coronaviruses and Feline Caliciviruses. Journal of Virology, 89(9), 4942–4950. doi:10.1128/jvi.03688-14
[12] Bethany Halford:How Pfizer scientists transformed an old drug lead into a COVID-19 antiviral. 2022-1-14 http://cen.acs.org/pharmaceuticals/drug-discovery/How-Pfizer-scientists-transformed-an-old-drug-lead-into-a-COVID-19-antiviral/100/i3
[13] An oral SARS-CoV-2 Mpro inhibitor clinical candidate for the treatment of COVID-19 http://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4784
[14] Pfizer to Provide U.S. Government with 10 Million Treatment Courses of Investigational Oral Antiviral Candidate to Help Combat COVID-19 http://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/pfizer-provide-us-government-10-million-treatment-courses
[15] Pfizer to Provide U.S. Government with an Additional 10 Million Treatment Courses of its Oral Therapy to Help Combat COVID-19 http://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/pfizer-provide-us-government-additional-10-million
[16] Pfizer and BioNTech Announce an Agreement with U.S. Government for up to 600 Million Doses of mRNA-based Vaccine Candidate Against SARS-CoV-2 http://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/pfizer-and-biontech-announce-agreement-us-government-600
[17] JPM 2022: Pfizer CEO eyes 50% boost to Paxlovid production—and capacity expansions, too http://www.fiercepharma.com/pharma/jpm-2022-pfizer-bumps-paxlovid-production-estimate-to-120-million-for-year-while-also
[18] NIH:Ritonavir-Boosted Nirmatrelvir (Paxlovid) 2022-2-24
[19] FDA给雅培公司的批文:http://www.accessdata.fda.gov/drugsatfda_docs/nda/97/020659Orig1s000rev.pdf
[21] RECOVERY Collaborative Group. Lopinavir–ritonavir in patients admitted to hospital with COVID-19 (RECOVERY): a randomised, controlled, open-label, platform trial. The Lancet, doi:10.1016/S0140-6736(20)32013-4
[22] 国家知识产权局知识产权发展研究中心:洛匹那韦/利托那韦原研药企艾伯维公司抗病毒药物专利布局分析 2020.2.26 http://www.cnipa-ipdrc.org.cn/article.aspx?id=565
[25] Derek Lowe:Making Paxlovid http://www.science.org/content/blog-post/making-paxlovid
[27] 国泰君安证券2022春季策略研讨会:聚焦刚需下的比较优势
[28] 民生证券:MPP 新冠仿制药授权开启,上游有望加速放量
[29] 共同社:盐野义新冠口服药或致畸 不建议孕妇服用 2022-4-13 http://china.kyodonews.net/news/2022/04/3e1f27d5fb9a--.html
[30] Pfizer Announces Additional Phase 2/3 Study Results Confirming Robust Efficacy of Novel COVID-19 Oral Antiviral Treatment Candidate in Reducing Risk of Hospitalization or Death http://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/pfizer-announces-additional-phase-23-study-results
[31] Update: Ukrainian company Darnitsa signs sublicence agreement with MPP bringing to 36 the number of generic manufacturers to produce generic versions of Pfizer’s oral COVID-19 treatment http://medicinespatentpool.org/news-publications-post/update-ukrainian-company-darnitsa-signs-sublicence-agreement-with-mpp-bringing-to-36-the-number-of-generic-manufacturers-to-produce-generic-versions-of-pfizers-oral-covid-19-treatment
[32] Launch and Scalefaster :COVID-19 THERAPEUTICS http://launchandscalefaster.org/covid-19/therapeutics
[33] HealthData:COVID-19 Public Therapeutic Locator http://healthdata.gov/Health/COVID-19-Public-Therapeutic-Locator/rxn6-qnx8/data
[36] Fraiser Kansteiner. High-flying Pfizer may disappoint on Comirnaty and Paxlovid sales in Q1, analyst warns http://www.fiercepharma.com/pharma/pfizers-first-quarter-haul-could-come-light-analysts-flag-overambitious-paxlovid-and
[37] Deena Beasley: Price of COVID treatments from Pfizer, Merck, GSK align with patient benefits -report http://www.reuters.com/business/healthcare-pharmaceuticals/price-covid-treatments-pfizer-merck-gsk-align-with-patient-benefits-report-2022-02-03/
[39] 辉瑞官方:医疗保健提供者情况说明书:PAXLOVID? 的紧急使用授权 http://labeling.pfizer.com/ShowLabeling.aspx?id=16474
[42] MSF responds to Medicines Patent Pool deal with 35 manufacturers to produce COVID-19 treatment nirmatrelvir/ritonavir http://msf-access-campaign.prezly.com/msf-responds-to-medicines-patent-pool-deal-with-35-manufacturers-to-produce-covid-19-treatment-nirmatrelvirritonavir
[43] WHO recommends highly successful COVID-19 therapy and calls for wide geographical distribution and transparency from originator http://www.who.int/news/item/22-04-2022-who-recommends-highly-successful-covid-19-therapy-and-calls-for-wide-geographical-distribution-and-transparency-from-originator
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