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诺奖加冕手性化学:10个手性药,一部制药史

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2026年诺贝尔化学奖授予法国科学家亨利·卡根(HenriB.Kagan)与日本科学家硖合宪三(KensoSoai),表彰他们在不对称有机合成中发现非线性效应与自催化作用。据诺贝尔奖官网公告,两位科学家为“同手性如何自发产生”这一困扰化学界一个多世纪的谜题提供了解答。

 

 

卡根的发现是在1986年,他找到了一种操纵化学反应的新方法,能够创造出比此前认为可能的更高比例的单一镜像体。硖合宪三则迈出了下一步:1995年,他设计出首个有可能实现同手性的化学反应;2003年,他最终成功展示了一个只生成一种镜像体的反应。诺贝尔奖官网指出,除生命本身外,此前从未有人实现过这一壮举。

 

过去三十年间,制药工业界的手性药物研发整体上持续向单一对映体方向演进。诺奖成果从原理层面解释了同手性为何可能以及如何发生,证明了手性放大的可行性;而制药工业的实践,则是在不同技术路线上回应同一个问题:如何以尽可能低的成本,从非手性或低手性起点出发,获得临床所需的单一对映体。以下十个手性药物案例,展示了这一原理在产业实践中的具体回应。

 

奥美拉唑与埃索美拉唑

 

阿斯利康原研的奥美拉唑(洛赛克)作为质子泵抑制剂,以消旋体形式上市。2001年,阿斯利康推出其单一对映体埃索美拉唑(耐信),适应症为胃食管反流病及消化性溃疡。这是手性转换策略最经典的商业案例。

 

氨氯地平与左旋氨氯地平

 

辉瑞的氨氯地平(络活喜)于1992年获批,用于高血压治疗。氨氯地平是手性钙通道阻滞剂,以消旋体形式用于临床,但已知R-和S-氨氯地平生物活性并不相同,只有S-氨氯地平具有血管舒张特性。一项系统综述和荟萃分析比较了S-氨氯地平2.5 mg与消旋氨氯地平5.0 mg,发现两者在控制血压方面无显著差异。一项随机双盲临床试验也得出相同结论。

 

美托洛尔与S-美托洛尔

 

美托洛尔用于高血压和心绞痛。研究表明,S-美托洛尔是β受体阻断活性的主要来源。一项1991年的动物研究明确指出,普萘洛尔和美托洛尔的外消旋体及(-)-美托洛尔是选择性β1-肾上腺素受体拮抗剂,(+)-美托洛尔则没有β-肾上腺素受体拮抗活性。另一项1999年的研究从构象角度进一步证实,只有S-构型的β受体阻滞剂中,芳香基团、氨基和β-羟基三个功能基团才能同时与β-肾上腺素受体发生相互作用。

 

哌甲酯(利他林)与右哌甲酯(Focalin)

 

诺华原研的利他林于1955年获批,用于注意缺陷多动障碍。2001年,其单一对映体右哌甲酯(Focalin)获批,成为该治疗领域的重要手性转换案例。

 

氯胺酮与艾司氯胺酮(Spravato)

 

帕克-戴维斯公司的氯胺酮于1970年获批作为麻醉剂。2019年,强生旗下杨森制药的艾司氯胺酮鼻喷雾剂获批。据FDA处方信息,Spravato与口服抗抑郁药联合使用,适应症为成人难治性抑郁症,以及伴有急性自杀意念或行为的重度抑郁症成人患者的抑郁症状。FDA标签同时强调,Spravato在预防自杀或减少自杀意念或行为方面的有效性尚未被证实。

 

西替利嗪与左西替利嗪

 

UCB公司的西替利嗪(仙特明)用于过敏性鼻炎和荨麻疹。西替利嗪目前以消旋体形式上市,但其H1拮抗剂活性主要来自左西替利嗪。一项2003年的综述指出,根据唯一可用的季节性过敏性鼻炎患者比较试验,5 mg左西替利嗪与10 mg西替利嗪等效。

 

布比卡因与左布比卡因

 

布比卡因是当前手术和产科中最广泛使用的长效局麻药,但曾发生致命的心脏毒性事件,通常在意外血管内注射后出现。左布比卡因是布比卡因的单一对映体版本,麻醉效力与布比卡因临床等效,但毒性特征更优。临床前研究从单离子通道到大型动物模型均证实,左布比卡因的中枢神经系统毒性和心脏毒性显著低于布比卡因。一项2021年的临床研究比较了两者对QT离散度的影响,结论是左布比卡因允许更大的血流动力学稳定性,可能是有心脏问题患者的更好替代选择。

 

奥氮平与左旋奥氮平

 

礼来的奥氮平(再普乐)用于精神分裂症和双相情感障碍。单一对映体版本的开发探索了在保持疗效的同时改善代谢副作用谱的可能性。

 

佐匹克隆与艾司佐匹克隆(Lunesta)

 

赛诺菲的佐匹克隆用于失眠治疗。其右旋体艾司佐匹克隆于2004年获批。据FDA标签,艾司佐匹克隆是消旋佐匹克隆的S-异构体。FDA批准标签的日期为2004年12月15日。

 

氟西汀与R-氟西汀

 

礼来的氟西汀(百优解)作为抗抑郁药,以消旋体形式使用。一项1988年的经典研究测定了氟西汀对映体的药理活性,结论是在所有生化和药理研究中,氟西汀对映体的优对映体与劣对映体活性比接近1。这意味着两个对映体在5-羟色胺摄取抑制等主要活性上差异很小。不过,2018年的一项小鼠研究显示,R-氟西汀在认知灵活性、海马细胞增殖以及抑郁行为测试中表现优于S-氟西汀,且R-氟西汀半衰期比S-氟西汀更短。但礼来并未将R-氟西汀作为独立药物获批上市,因此将其列为获批手性药物案例存在事实问题,更准确的定位是探索性研究案例。

 

这些案例背后是一个清晰的趋势。据《药物化学杂志》2024年发表的综述“Chirality of New Drug Approvals (2013–2022)”,EMA的消旋体药物批准呈下降趋势,在十年间的后半段,没有新的消旋活性物质获批。同期,单一对映体药物在EMA小分子药物批准中占51%(2013–2017)和54%(2018–2022)。

 

未来展望

 

中国手性药物产业化已形成从技术突破到国际输出的能力。石药玄宁(马来酸左旋氨氯地平)是典范:其手性循环拆分专利技术,绿色高效获得左旋体,同等降压效果下剂量仅为消旋体一半,不良反应降低。该药获国家技术发明奖二等奖,2019年成为首个获FDA批准的中国本土创新药,并依托该成果建成手性药物开发国家地方联合工程实验室。此外,张万斌院士团队的手性催化技术已在贝达喹啉、布立西坦等药物中实现工业化应用突破。中国在不对称催化与绿色拆分领域已具备全球竞争力。未来,手性药物研发的下一个方向,正在与人工智能深度交汇。据2026年发表在ICML上的研究,AI生成模型PepMirror已能利用L型蛋白质的训练数据,设计出靶向L型蛋白质的D型肽结合物,这是首个经湿实验验证的、用于从头设计D型肽结合物的AI模型。此外,Zenodo平台上的CHIEF.PTML模型可区分含多个立体元素的对映体和立体异构体,在24,424个独特手性化合物的226,836项检测中,随机森林模型的预测准确率超过95%,可用于在药物发现早期优先筛选对映体进入生物检测。

 

拓展阅读

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文章关键词: 诺奖
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