客觀日本

【人物】醫者仁心,研發抗HIV藥物的先驅者——滿屋裕明

2020年12月24日 科學家訪談

艾滋病,全稱爲愛滋病(Acquired Immunodeficiency Syndrome,AIDS),是一種艾滋病電腦病毒即人類免疫不全症病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV)傳染造成的疾病。臨牀上一般將艾滋病分爲三個階段:急性傳染期、潛伏期、發病期(也有部分資料將其細分爲病徵期和典型艾滋發病期)。

一般情況下將病程處於急性傳染期與潛伏期的傳染者稱爲「HIV攜帶者」,而將進入發病期的傳染者稱爲「艾滋病患者」。HIV會攻擊人體的免疫系統作,包括CD4+T淋巴細胞、單核巨噬細胞和樹突狀細胞等,主要表現爲CD4+T淋巴細胞數量不斷減量,如果在沒有任何冶癒手段介入的情況下,患者的免疫系統將逐漸被HIV摧毀,直至失落幾乎所有的免疫能力,最後導致死亡。

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HIV電腦病毒結構示意圖(圖片出處:scistyle.com

艾滋病是一種廣泛傳播的傳染病,至今尚未能有效控制其傳播,尤其是在一些不已開發國家情況非常不樂觀。至目前爲止,全世界已有約3300萬人死於艾滋病,被稱爲人類歷史上致死人數最多的流行病之一。

全球首例愛滋病毒傳染案例發現於1981年,由美國疾病控制與預防中心(Centers for Disease Control and Prevention,CDC)通報,之後這種神祕疾病迅速在全世界蔓延開來。在很長的一段時間裏人們甚至連艾滋病電腦病毒的傳染強度和傳播途徑都還沒有弄清楚,90%的艾滋病患者在發病後兩年内,因免疫力迅速下降而死於傳染或腫瘤等其他疾病,所以被世人認爲是「現代瘟疫」。直到1983年,法國的研究團隊首次從一位罹患晚期卡波西氏肉瘤的艾滋病患者的血液及淋巴結樣品中,分離到一種的新的逆轉錄電腦病毒,將之命名爲「免疫缺陷相關電腦病毒」(Immune Deficiency-Associated Virus, IDAV)。

1985年,在隸屬於美國國立衛生研究院(National Institutes of Health,NIH)的國家癌症研究所(National Cancer Institute,NCI)擔任高級研究員的滿屋裕明(Hiroaki Mitsuya,後擔任熊本大學教授)研發出第一種冶癒藥物疊氮基胸腺嘧啶核苷(Azidothymidine,簡稱ZDV 或 AZT),爲冶癒艾滋病帶來了曙光。

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1984年,滿屋(右)和主管塞繆爾·布羅德(Samuel Broder)(左)在美國國立衛生研究院。
(照片出處:japan.go.jp/tomodachi/2020/earlysummer2020/hiv.html)

滿屋1950年8月9日出生於長崎縣佐世保市,面對體弱多病的母親,少年的他立志要找到一種能幫助人們長壽的藥物。1969年從長崎佐世保北高中畢業後,他考入了熊本大學醫學院。1975年畢業之後進入該校附屬醫院第二内科工作,並於1982年獲得該校的醫學博士學位,同年前往美國的國家癌症研究所擔任客座研究員。當時滿屋所研究的在導致白血病的電腦病毒傳染免疫細胞的研究方面也處於世界領先地位。

1983年,和滿屋在同一研究所工作的電腦病毒學家的羅伯特·查爾斯·加洛(Robert Charles Gallo)也從一些細胞株系中分離到了新電腦病毒,並將之命名爲「IIIB/H9型人類T細胞白血病電腦病毒」(Human T cell Leukemia Virus-IIIB/H9, HTLV-IIIB/H9。之後在1986年,和IDAV一起被統稱爲HIV),並於1984年首次在《科學》(Science)期刊上發表論文,論證了這種新電腦病毒與艾滋病的病原關係。

在談「艾」色變的恐慌在全球蔓延時,滿屋的上級建議他研發抗HIV藥物,剛開始他還有一些顧慮,但是他的妻子開導他說:「這件事總得有人去做吧。不管怎麼樣,你畢竟是一個醫學家」。在妻子的鼓勵之下,他決定聽從上級的建議,開始研究這種未知的電腦病毒。但是此舉卻未能得到同一實驗室的同僚的理解和配合,他的實驗室助手因爲害怕被傳染而拒絕協助做實驗,其他的同僚也說如果他用同一個實驗室做HIV電腦病毒實驗,他們就辭職。

當時滿屋手頭還有別的研究工作,於是他就白天繼續操作以往的研究,晚上獨自一人研究HIV電腦病毒,爲此常常加班加點做到第二天。實驗室的同僚來上班後,發現他在做HIV電腦病毒實驗,往往會因此發生口角。後來他只好借用別的實驗大樓裏的實驗室繼續操作研究,但即便如此,他要研發出一種藥物,幫助患者延長壽命的決心,絲毫沒有動搖過。

滿屋之前一直在日本進行免疫研究,他擁有培養免疫細胞的技術。因爲HIV會在人的免疫細胞中傳染和繁殖,從而導致患者陷入免疫缺陷狀態,所以他決定用人體免疫細胞建立一個實驗系統,再將一個可能是新藥的化合物投放至這個系統中,如果幾天後細胞數量增加,說明該化合物已經保存了細胞不受電腦病毒傳染,該化合物有可能成爲冶癒藥物。他在實驗中使用的免疫細胞是由當時同在美國國立衛生研究院工作的谷内江昭宏(後來擔任金澤大學教授)的血液製成的。 因爲即便是同一種免疫細胞也會存在個別差異,所以嘗試使用過很多人的細胞,但不知爲何只有谷内江的細胞效果較好。爲了持續進行實驗,每週都需要抽取谷内江50到100毫升的血液, 後來導致谷内江出現了貧血病徵。谷内江事後回憶說:「滿屋有很強的使命感,工作非常專注。」

在同一時期,滿屋的上級聯繫各地的實驗室和製藥公司,請求對方能提供任何可能對愛滋病毒有效的化合物以供開展上述實驗,但只有柏洛斯惠康公司(Burroughs Wellcome & Co,現在的惠康基金會和葛蘭素史克股份有限公司的前身)答應了其請求。柏洛斯惠康公司陸續送來的化合物只用一個字母命名,以「B」開始,直到「R」都無效果。直至1985年2月5日,「S」化合物被送達至實驗室。6天后,試管中的免疫細胞數量明顯增加了,說明「S」化合物對HIV有效。該化合物是作爲抗癌藥物於1964年首次合成的,但因發現其對小鼠腫瘤無效後放棄。1987年3月,「S」化合物以超常的速度在美國獲得批准,成爲了世界上第一款抗HIV藥物AZT,並於6個月後在日本獲得批准。

根據1985年滿屋發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,簡稱 PNAS或PNAS USA)上的論文,幾乎科學界的所有人都認爲滿屋是AZT的發現者,但是在美國該藥物的專利卻被授予柏洛斯惠康公司,而他並沒有接到該公司的專利申請通知。

但是讓滿屋生氣的並不是專利,而是AZT的銷售價格。 當時柏洛斯惠康公司設定的銷售價格是每片1.88美元,因此患者每年的藥費將超過1萬美元,在當時被稱爲是「美國史上最昂貴的藥物」,爲此他想找到一種能以更實惠價格提供給患者的藥物予以反擊。

有一天晚上滿屋在就寢之前翻看着生物化學課本時突然冒出了一個想法:HIV利用逆轉錄酶從核糖核酸(ribonucleic acid,簡稱RNA)中製造去氧核糖核酸(DNA)。 如果這個程序被DNA鏈終止子(Terminator)(一種終止DNA合成的分子)打斷,電腦病毒就應該停止成長。第二天一早,他訂購了五種不同的遺傳分析用的DNA鏈終止子。他一邊做實驗一邊寫論文,一邊寫論文一邊做實驗。結果喜報一個接一個,正如他所希望的那樣,它們都具有抗HIV的活性,這讓他非常激動。

所謂功夫不負有心人,滿屋研發的地達諾新(Didanosine,簡稱爲DDI)和扎西他濱(Zalcitabine,簡稱爲DDC),分別於1991年和1992年成爲世界上第二種和第三種抗HIV藥物。這一次他吸取了AZT的教訓,以適當的定價爲條件向製藥公司賦權。在上述藥物上市後,AZT的價格也隨之降低,每位患者的藥費降到了每年3000美元左右,不到剛上市時價格的三分之一。

滿屋不僅開發了三種冶癒艾滋病的藥物,2006年他與美國研究人員合作開發的達蘆那韋(Darunavir)也是世界上第一個被聯合國機構註冊的藥物,發展中國家無需給付專利費即可使用,目前該藥已成爲許多艾滋病患者的一線藥物。作爲抗HIV藥物研發領域的先驅者,他於2007年榮獲紫綬勳章和慶應醫學獎,並於2015年獲朝日獎和日本學院獎。

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滿屋擔任日本國立國際醫療研究中心研究所所長
(照片出處:japan.go.jp/tomodachi/2020/earlysummer2020/hiv.html)

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日本國立國際醫療研究中心研究所
(照片出處:japan.go.jp/tomodachi/2020/earlysummer2020/hiv.html)

目前來說,無論CD4+T淋巴細胞水平高低,一旦確診HIV傳染,均建議立即開始冶癒。而通常採用的療法是聯合使用多種抗逆轉錄電腦病毒藥物的高效抗逆轉錄電腦病毒冶癒(Highly Active Anti-Retroviral Therapy, HAART),也就是俗稱的「雞尾酒療法」。但是,即便是在有多種冶癒藥物上市的今天,也很難達到徹底治癒或冶癒的目的,患者一旦開始使用抗電腦病毒藥物冶癒,就必須在餘生中持續使用。而且考慮到該療法複雜的藥物搭配和服用方法,和可能產生的嚴重副作用,以及電腦病毒對藥物產生的抗藥性,所以在開始冶癒之前,一定要徵得患者的配合和同意,並教育好患者服藥的依從性。

不過,隨着抗HIV藥物的隊形變換,在得到妥善冶癒的前提下,艾滋病患者的預期生存期已得到很大程度的延長。根據布里斯托大學(University of Bristol)的一項研究的資料表明:在2008年之後,20歲患者在患病初期開始抗逆轉錄電腦病毒冶癒的話,其壽命爲78歲,幾乎與未患病者一樣長。

2019年,全球有2540萬HIV傳染者接受抗逆轉錄電腦病毒藥物冶癒,這相當於在抗逆轉錄電腦病毒藥物冶癒方面的全球覆蓋率達到67%。然而,需要爲擴大冶癒作出更多努力,特別是對兒童和青少年。到2019年底,僅有53%的兒童接受抗逆轉錄電腦病毒藥物冶癒,而且對HIV傳染者的歧視依然存在。爲結束艾滋病傳播流行和其他全球突發疾病,需要更多人像滿屋一樣,既有不顧自身危險、直面致命電腦病毒的勇氣,又有克服重重困難的生命力,以及作爲一個科研人員的真誠態度,從以往的教訓中吸取經驗,並加強全球聯合行動。

供稿:馬佳宥
編輯修改:JST客觀日本編輯部

參考文獻:
1.  HIV life expectancy 'near normal' thanks to new drugs
2.  A reflection on HIV/AIDS research after 25 years
3. HIV/AIDS
4. タイムスリップ 高額に義憤、第2・第3の新薬~世界初のエイズ薬、企業が無斷で特許
5. 日本學士院賞