目前的抗逆转录病毒药物（ARV）方案是有效且耐受性良好的，能够持续终身抑制人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）感染。然而，病毒控制与方案依从性（如：不愿意或不按时吃药）有关。这些限制是推动长效（LA）注射剂开发的动力。2019年4月，ViiV Healthcare公司向美国食品和药物管理局提交了一份新药申请，即用于每月应用于HIV-1治疗的cabotegravir（CAB）和rilpivirine（RPV）注射剂。虽然最初拒绝批准，但2019年12月收到的完整回复函侧重于化学制造和控制，而不是产品安全。

而在2020年3月18日，加拿大卫生部批准了ViiV Healthcare公司的Cabenuva（cabotegravir/rilpivirine，缓释注射悬液），这是全球第一个完整的、长效的HIV治疗方案，每月只一次肌肉注射给药，实现了将全年365天每天口服药物变成全年仅需注射12次。

图自ViiVHealthcare

然后在批准的第二天，3月19日，医学顶刊NEJM杂志同期上线的2篇论文和1篇社论，显示该方案的安全性，有效性和药物耐受性，药物植入物也是如此。然而，两者均存在限制，包括注射部位反应，大注射量，频繁给药，需要的医疗服务等等。因此，需要对LA ARV（长效抗逆转录病毒药物方案）进行即时改善，以用于暴露前预防（PrEP）、控制HIV-1传播和维持病毒学抑制患者的治疗。

因此，LA注射剂仍具有广泛的临床应用前景，那么，有没有可能一年只注射一次药物就可以实现全年对人体抗病毒保护作用呢？答案在近期的Nature Materials中得以回答。

内容简介

美国内布拉斯加州大学医学中心Howard E. Gendelman和Benson J. Edagwa等人报道了由14、18和22个碳酯（分别为MCAB、M2CAB和M3CAB）修饰的可变CAB及其各自的纳米制剂（NMCAB、NM2CAB和NM3CAB）的合成和理化性质，其中发现，在一次注射后，18碳酯修饰的纳米制剂NM2CAB可实现缓释药物时间达一年之久，实现对HIV-1病毒的侵蚀有持续的保护作用。

如何制备以及大规模生产？

研究人员以不同碳长的脂肪酸酯（C14、C18和C22）对CAB进行化学修饰（酰氯和羟基进行反应，其中DIEA对CAB的羟基进行脱质子）分别制备MCAB、M2CAB和M3CAB前药。研究表明，该化学修饰对于CAB的抗病毒活性不会产生任何影响。

图 | 合成与红外光谱表征

然后，采用规模化的纳米晶制备技术，通过高压均匀化制备了NCAB、NMCAB、NM2CAB和NM3CAB纳米制剂。以泊洛沙姆407（P407）为稳定剂，在NM2CAB纳米晶中，CAB和M2CAB的载药量均大于80%。且由于静电排斥作用，纳米粒子稳定性高，所有的配方在98天内保持稳定，这意味着纳米悬浮液在一系列存储条件下保持其完整性（并在11个批次中得到重复验证），反映了在资源有限的环境中的需要。

图|电镜表征和稳定性

体内外评价

在体外细胞层面上，18碳酯NM2CAB增强了人巨噬细胞对药物的吸收和保留，对HIV-1的挑战有持续的保护作用。然后研究人员进行药代动力学和生物分布检测，在动物模型中，进行每千克体重注射45mg后，通过对比发现，NM2CAB产生的CAB血浆浓度高于蛋白质调节的90%抑制浓度（PA-IC₉₀=166ngml^–1），且在淋巴、粘膜和肠道生物分布（BD）均可检测到，且无不良事件记录，这种效果可持续一年时间。研究人员认为优化CAB前药特性可以提高天然CAB的有效性，并且基于这种延长的表观半衰期，可以为模拟疫苗创造潜力。

图|药代动力学

能否进行临床转化？

鉴于需要从实验到临床的转化，研究人员研究了NM2CAB的可规模化。首先，研究人员进行重结晶，然后在高前药浓度下生成NM2CAB。重结晶提供纯度控制，在制药工业中广泛使用。NM2CAB重结晶溶剂为乙腈（ACN）、甲基四氢呋喃、环戊基甲醚（CPME）和甲苯。测定了回收率、熔点和纯度。其中，ACN（70％）和CPME（85％）的M2CAB产量最高。

接下来，评估了以高浓度大规模生产NM2CAB的制造方案。在良好的实验室操作条件下，可以以400 mg ml^–1的药物浓度制造稳定的NM2CAB，而制造CAB LA则是200 mg ml^–1。所以，从当前剂量推算，患者仅需要每年注射<1ml的NM2CAB注射量，而CAB LA为每个月2 ml。因此，NM2CAB可以克服CAB LA的主要障碍：给药量，给药间隔和注射部位反应。

图|重结晶前后的M2CAB的表征

小结：

本报告中的发现证明了前药产品概况中的一个“最佳击球点”，从而可以显着延长CAB的表观半衰期，给药安全性和易于制造的特性，从而可立即用于全球暴露前预防。前药的创新分子设计不仅提供了有利的理化性质，但也产生了结晶和热稳定的化合物，有助于其成功制造。重要的是，类似的方法可以改善用于治疗一系列感染性、炎症性、代谢性和或退行性疾病的药物的PK和靶向性。

综上所述，用14、18或22个碳链酯包埋在表面活性剂涂层纳米制剂中的化学修饰的CAB前药被创造出来。前药水解和PK曲线的评估表明，NM2CAB产生了“一年一次”的可注射曲线。特别是，在缺乏抗HIV-1保护性疫苗的情况下，有效的LA ART不仅是暴露前预防的最佳方法，而且如果给药间隔延长到一年或更长时间，也可以作为疫苗的模拟物。此外，CAB同样抵抗HIV-2的活性，为双重治疗提供了真正的潜力。总之，得出的结论是，大幅度延长给药间隔可以使NM2CAB发展成为一种疫苗模拟物。

参考文献：

Kulkarni,T.A., et al. A year-long extended release nanoformulated cabotegravir prodrug.Nat. Mater. (2020).

https://doi.org/10.1038/s41563-020-0674-z