2006年12月2日是注定載入制藥行業歷史的一天。輝瑞在這一天宣布該公司降膽固醇藥物torcetrapib一項入組人數超過15000人的III期臨床試驗失敗。雖然輝瑞對torcetrapib的研發投入已經超過8億美金，但卻不得不選擇停止開發這個新藥項目。

Torcetrapib臨床試驗失敗的消息引起了心血管疾病研究領域乃至整個制藥行業的強烈震蕩。大家好奇其他開發CETP抑制劑的制藥公司會做出怎樣的反應。確實有一些制藥公司立即停止了CETP項目，但默沙東、羅氏、禮來和安進卻沒有選擇放棄。至于原因，還得從CETP抑制劑的機制和早期研發過程講起。

I

HDL假說

包括脂肪和膽固醇在內的脂類物質是維持人體正常功能所必須的，但由于脂肪、膽固醇等脂質為疏水性物質，所以必需與載脂蛋白等其他物質結合形成脂蛋白 (lipoprotein) 才能在血液中運輸。脂蛋白按體積大小和密度分類可分為乳糜微粒，極低密度脂蛋白 (VLDL)，低密度脂蛋白 (LDL)以及高密度脂蛋白 (HDL)幾種主要類型。每一種脂蛋白都具有特定的功能。

回腸吸收的膽固醇和甘油三酯以乳糜微粒的形式轉運到淋巴并進入血液，甘油三酯在被脂蛋白脂肪酶水解形成甘油和脂肪酸后被肌肉和脂肪組織吸收，而包含膽固醇酯的乳糜微粒殘余物能夠進入肝臟，與肝細胞表面特定受體結合之后經內吞作用進入肝細胞。膽固醇可在肝臟中被氧化并以膽汁的形式排出進入膽固醇運輸的內源性通路。

在內源性通路中，膽固醇與新和成的甘油三酯以VLDL的形式運輸至肌肉和脂肪組織，甘油三酯被水解后以甘油和脂肪酸的形式被這些組織吸收。在這個過程中VLDL中的甘油三酯減少，體積逐漸變小，但膽固醇酯卻無法被吸收，最終VLDL會形成包含大量膽固醇酯的脂蛋白LDL。而LDL與VLDL的功能具有明顯差別，細胞可以通過能夠識別apoB-100的LDL受體介導的細胞內吞來攝取LDL獲得細胞類固醇合成以及鑲嵌進入細胞膜所需的膽固醇。但LDL在動脈粥樣硬化的病理過程中也具有十分重要的作用。

LDL能侵入動脈血管內膜并逐漸被氧化，氧化后的LDL能夠對內皮細胞產生損傷并引發炎癥反應，使內皮細胞表達VCAM-1募集血液中的單核細胞進入動脈內膜。單核細胞分化形成巨噬細胞后可吞噬氧化的LDL，并逐漸形成胞內含有大量脂質的泡沫細胞。而泡沫細胞會逐漸死亡并釋放氧化的脂質，進一步誘導炎癥反應。與此同時泡沫細胞能夠誘導平滑肌細胞向內膜遷移、增生，促進膠原蛋白形成導致動脈內膜斑塊的硬化。

在斑塊幾十年的形成過程中，患者不會產生明顯癥狀，但隨著斑塊逐漸增大及硬化，斑塊形成的位點可能產生血管破裂。而一旦形成血管破裂會立即引發凝血阻塞血管。血管完全阻塞會導致心肌缺血損傷，該過程也被稱為心肌梗死。雖然LDL并不是誘發包括動脈粥樣硬化的唯一因素，但從以上過程中也能夠很清楚的理解LDL在病理過程中的重要性，這也是LDL中的膽固醇 (LDL-C) 被稱為壞膽固醇的原因。

動脈粥樣硬化

體內存在另一種被稱為膽固醇逆轉運 (reverse cholesterol transport, RCT) 的生理機制，能夠將泡沫細胞中的膽固醇向肝臟轉移。而HDL是介導這一過程的重要組分，我們也時常把HDL中的膽固醇 (HDL-C)稱為好膽固醇。基于以上現象科研人員也提出了HDL假說：血液中HDL濃度的降低阻礙了膽固醇從動脈血管內膜的清除，加速動脈粥樣硬化的形成，從而導致缺血性心臟病。HDL假說有兩個潛在的重要論點：一是RCT過程部分依賴HDL功能，二是低HDL水平的人群罹患心血管疾病的風險高于高HDL水平的人群。

那么如何基于HDL假說來研發藥物呢？雖然理論上來講明顯影響RCT過程的分子都可能成為藥物研發的靶標，但RCT是一個非常復雜的過程。科研人員最初很難確定影響該過程的關鍵分子。

最終，科研人員將目標鎖定在CETP（膽固醇酯轉移蛋白）上。CETP主要由肝臟分泌，進入循環系統后可以結合HDL顆粒，能夠介導膽固醇酯由HDL向LDL以及VLDL轉移，從而影響不同脂蛋白中膽固醇的含量。科研人員之所以關注CETP是基于一項流行病學研究。1990年11月《新英格蘭醫學雜志》上刊登了一篇論文 [1]，報道了一個日本家族中家庭成員由于基因缺陷使CETP蛋白功能具有缺陷，從而導致體內HDL水平升高，而且沒有證據顯示具有該基因缺陷的家族成員會過早罹患動脈粥樣硬化。

雖然有證據證明CETP水平與HDL的相關性，但不同的實驗得出的結論卻并不一致 [2]。例如流行病學研究發現一些人體內雖然沒有CETP，但仍然有可能罹患心血管疾病。科研人員也研究了小鼠和兔子動物模型中CETP的活性，小鼠的模型的研究結果不一致，難以得出讓人信服的結論。但針對兔子的研究卻發現抑制CETP能夠提高HDL水平，降低動脈粥樣硬化的發生率。但從理論角度考慮，一些人也在擔心抑制CETP會導致體積巨大而且功能異常的HDL/LDL在體內累積。盡管如此，幾家制藥公司仍然迅速啟動了CETP抑制劑的研發，畢竟只有通過臨床試驗才能驗證抑制CETP究竟能不能影響心血管事件的發生率。

制藥公司對于CETP抑制劑的熱情不僅是基于這些早期的流行病學研究和動物模型實驗數據。盡管當時已經有多款他汀類藥物上市，但該類藥物只能夠降低大約25%的主要心血管事件風險。心血管疾病依然是全世界范圍內導致人死亡的首要因素，而且大約有五分之一使用他汀類藥物的人群會產生藥物相關副作用。因此進一步降低心血管疾病風險，尋找替代藥物成了制藥公司關注的重點。

病人膽固醇相關問題并不僅局限于LDL水平過高，有的病人還會出現HDL水平過低以及甘油三酯水平過高的問題。因此尋找能夠與他汀類藥物產生協同作用的，能夠降低甘油三酯水平，提高HDL水平的藥物是當時藥物研發的重要方向。

II

折戟

《新英格蘭醫學雜志》的文章發表后不久，輝瑞就開始了CETP的研究項目。但研究人員發現CETP抑制劑的分子設計和優化極其困難。CETP是一個親脂性極強的蛋白，篩選得到的抑制劑不僅活性不強，水溶性也極差。項目開始之后的幾年時間內，藥物化學家篩選了幾十萬個小分子，但依然沒有找到一個性質符合要求的化合物，該項目也幾度面臨中止。

輝瑞的項目主管讓一位名叫Roger Rugger的年輕人接手做最后的嘗試。Rugger不久便發現一個能夠與CETP產生弱相互作用的小分子，經過不斷的結構優化之后使活性提高了100倍。雖然該小分子的溶解性依然非常差，但在制劑專家的幫助下他們最終還是完成了臨床前研究。這個完成臨床前研究的小分子化合物正是torcetrapib。

1999年torcetrapib進入了I期臨床研究。研究人員發現torcetrapib不僅能夠劑量依賴性地明顯提高HDL-C水平，還能夠顯著降低LDL-C水平，這顯然大大超出了研究人員的預期。輝瑞對于這些臨床試驗結果感到無比興奮。而且torcetrapib的安全性并不存在明顯問題，只是研究人員發現在高劑量的條件下患者會出現血壓升高的現象。

輝瑞的臨床研究也引起了其他制藥公司的關注。同期，羅氏收購了Japan Tobacco的dalcetrapib，默沙東和禮來也加快了CETP項目的研發進度。然而torcetrapib在II期臨床試驗中出現了比較奇怪的現象。研究人員發現torcetrapib對不同病人的LDL水平影響并不一致，一些病人LDL水平下降，而有些病人的LDL水平卻明顯升高。但他們發現聯用他汀類藥物后這種差別會消失。因此在III期ILLUMINATE研究中，研究人員選擇了torcetrapib與立普妥聯用，評價該方案對比立普妥在心血管事件影響上的差異。

ILLUMINATE的單個臨床試驗預算將近8億美金，這可能是當時整個制藥行業中最貴的一項臨床試驗了。雖然早期的臨床數據顯示torcetrapib能夠提高HDL水平，而且聯用阿托伐他汀能夠降低LDL水平，但HDL/LDL水平變化究竟能不能轉化為心血管獲益仍然是未知數。

2006年12月2日，輝瑞宣布了ILLUMINATE臨床試驗的結果：torcetrapib/阿托伐他汀聯用組死亡人數明顯高于對照組 (82 vs 51)，臨床試驗失敗。輝瑞也在同期宣布停止torcetrapib的臨床開發。輝瑞的CETP項目經歷了15年的時間，最終還是沒有勝利。

III

鍥而不舍

輝瑞的研究人員在torcetrapib的早期臨床研究中發現該藥物能夠引起血壓的升高。但由于血壓升高的程度并不是很大，所以輝瑞本公司的員工以及外部專家一致認為血壓升高所帶來的影響能夠被torcetrapib提升HDL所產生的健康獲益所抵消，所以在沒有進行進一步研究的情況下就開始了III期臨床研究。

輝瑞顯然低估了這一副作用的影響。現在回頭來看，輝瑞當時更明智的選擇是放棄torcetrapib，選擇沒有高血壓副作用的其他CETP抑制劑重新開始臨床研究，但當時的輝瑞顯然不同意這種策略。快速推進CETP抑制劑torcetrapib的臨床研究顯然不僅僅是基于未滿足的臨床需求，考慮到立普妥的專利過期問題，輝瑞當時的管理層面臨著巨大的壓力，因此全力推進torcetrapib的臨床研究從某種程度上講也是無奈之舉。雖然從科學的角度開看放棄torcetrapib，選擇其他candidate是更加合理的選擇，但這也同時意味著藥物潛在的上市時間必須往后推遲幾年，輝瑞等不起。

在torcetrapib臨床試驗失敗之后，ILLUMINATE項目的研究人員便開始分析臨床試驗失敗的原因。他們通過分析病人的血液指標發現幾個與病人死亡風險上升相關的因素：病人血鉀水平降低，血鈉水平以及碳酸鹽水平升高，醛固酮水平升高 [3]。因此研究人員推測torcetrapib臨床試驗的失敗是由于脫靶效應引起的。

與此同時其他正在進行CETP抑制劑開發的制藥公司也在積極尋找torcetrapib失敗的原因，并且開始反復驗證自家CETP抑制劑的安全性。

當輝瑞宣布torcetrapib臨床試驗失敗的時候大家都無法確定是由于CETP靶點本身還是藥物分子缺陷導致了試驗失敗。因此默沙東延緩了自家CETP抑制劑anacetrapib的開發進度，重點研究該藥物的毒性作用。默沙東在臨床前動物模型研究中發現，雖然torcetrapib能夠引起血壓和醛固酮水平升高，但他們自家的anacetrapib并不會產生這樣的作用 [4]，而且在臨床研究中也沒有發現anacetrapib使醛固酮水平和血壓升高的現象。因此他們推測血壓升高只是torcetrapib本身缺陷產生的脫靶效應引起的。

默沙東還進一步研究了CETP抑制劑以及HDL的詳細作用機制，對比anacetrapib, torcetrapib以及羅氏的dalcetrapib對于CETP以及HDL功能的不同影響 [5]，還發現服用anacetrapib的病人能夠提高HDL的保護作用 [6]。于是默沙東小心翼翼地把臨床研究繼續向前推進。

一開始，他們只是進行了一項只有1600例病人的中等規模臨床試驗，代號DEFINE。DEFINE研究發現，anacetrapib并不像torcetrapib那樣會提高心血管疾病風險，而且分析后發現服用anacetrapib的病人LDL水平能夠降低39.8%，HDL水平提高138.1%。于是默沙東啟動了另一項超過30000名病人的REVEAL臨床研究，以確定抑制CETP是否能夠降低心血管事件的風險。

在輝瑞宣布torcetrapib臨床試驗失敗的時候，禮來的evacetrapib尚處于臨床前研究。早在2004年輝瑞報告torcetrapib能夠引起血壓升高的時候，禮來就開始篩選不會引起高血壓的CETP抑制劑。而在輝瑞報告torcetrapib能夠引起電解質失衡以及醛固酮水平升高之后 [3]，他們也開始進行體外實驗以驗證evacetrapib是否具有同樣的性質 [7]。

Evacetrapib的I期臨床研究同樣小心翼翼，禮來對該藥物的性質進行了詳細的研究，然而并沒有發現該藥物能夠產生明顯副作用，而且也沒有出現血壓升高、電解質失衡等現象。II期臨床試驗結果則顯示evacetrapib能夠提高使HDL水平129%，LDL水平降低36% [8]。

在torcetrapib臨床試驗失敗之后，羅氏也開始更加細致地研究dalcetrapib的安全性。羅氏在進行一項15600例患者大型III期臨床試驗 (dal-OUTCOMES) 的同時又開展了兩項IIb期臨床研究（代號dal-VESSEL以及dal-PLAQUE）來研究藥物的安全性 [9]。兩項安全性臨床研究顯示dalcetrapib能夠使HDL水平提升31%而且并不會引起高血壓。dal-PLAQUE則使用造影術來研究dalcetrapib治療對于動脈管的影響，在服藥兩年后他們也沒有發現病人動脈血管壁異常 [10]。

即便各家公司如此小心翼翼，也沒能換來期望的結局。2012年羅氏因為dalcetrapib無法產生預期療效中止了臨床研究。2015年10月，禮來宣布evacetrapib的三期臨床試驗ACCELERATE失敗，evacetrapib相比安慰劑無法降低心血管事件的發生率。

今年6月，默沙東公開了anacetrapib的III期臨床試驗REVEAL的結果：anacetrapib/阿托伐他汀相比安慰劑/阿托伐他汀心血管事件的發生率分別為10.8% 和11.8%。雖然達到了主要終點，但僅降低9%的心血管事件風險顯然無法與療效更確切的PCSK-9抑制劑同臺競爭。今年10月默克宣布放棄anacetrapib的上市申請。受默克的anacetrapib影響，安進也隨即宣布放棄自家CETP抑制劑obicetrapib的開發。

IV

邏輯線

我們來看一下CETP抑制劑作用機制的邏輯線：CETP抑制劑抑制CETP蛋白功能提高HDL-C水平影響HDL功能影響RCT過程影響心血管疾病(CVD)的發生率。到底哪里出了問題？

默沙東，羅氏和禮來均認為輝瑞的CETP抑制劑失敗的原因可能是torcetrapib藥物分子本身的缺陷導致的脫靶效應，因此才產生血壓升高，電解質失衡以及醛固酮水平異常等問題。對于很多小分子藥物靶點來說，前期合理的化合物設計和結構優化過程確實有可能提高小分子的選擇性，減少脫靶效應。anacetrapib，dalcetrapib以及evacetrapib也確實沒有出現torcetrapib升高血壓等方面的缺陷。抑制CETP蛋白功能環節存在問題的可能性很小。

那么抑制CETP是否會提高HDL-C水平呢？我們來看一下禮來evacetrapib這方面的數據，HDL升高125%，LDL降低30% [11]，所以還要啥自行車？但問題是提高HDL-C水平又怎樣呢，evacetrapib對心血管事件的發生率完全沒有影響。

問題的關鍵在于HDL-C與CVD的關系是怎樣的？

首先需要注意的是HDL假說是基于HDL的保護作用，而不是HDL-C，因此臨床試驗中要驗證的是HDL的保護作用，而非HDL-C。影響HDL功能的因素也不僅局限于HDL-C水平，還包括HDL粒子數量，pre-β-HDL水平以及其他HDL組分。但是由于HDL水平很難檢測，所以臨床試驗中一直使用HDL-C作為檢測指標。而且影響HDL-C水平的因素很多，但并不是所有的HDL-C水平變化都與RCT過程相關。

接下來最關鍵的問題是HDL的功能與CVD有什么相關性？換句話說，HDL假說是否成立呢？很遺憾現在依然沒有定論。可能HDL確實具有保護作用，可能RCT確實能夠減緩動脈粥樣硬化的疾病進程，但由于HDL的成分非常復雜，現在無法確定到底何種類型的HDL具有保護作用，或者確定CETP抑制劑影響的是何種類型的HDL，所以才產生了anacetrapib有微弱的CVD保護作用，torcetrapib增加病人的死亡率，而evacetrapib沒有任何CVD保護作用這樣的明顯差異。

但anacetrapib的CVD保護作用也可能是由于降低LDL產生的，而HDL與CVD也可能只有相關性而沒有因果關系，也就是說HDL假說是錯誤的。但這也只是猜測而已。現在依然有很多HDL假說的研究和驗證性實驗，希望我們未來能夠得到滿意的答案。

看過筆者之前寫的阿爾茨海默癥文章的讀者，應該會對HDL假說有似曾相識的感覺。HDL假說與淀粉蛋白假說有很多相似之處，而且CETP抑制劑與基于淀粉蛋白假說的BACE抑制劑的開發過程有很多相似之處。對于藥物化學家來說，基于BACE和CETP這兩個靶點來開發藥物都非常艱難，而最終藥物化學家們都成功獲得了活性高且理化性質可接受的化合物。但由于我們對心血管疾病和阿爾茨海默病認識的不足，這些化合物都沒有順利通過臨床實驗。

可能國內有的剛接觸新藥研發的學生或者科研人員會對新藥研發領域產生一種錯覺，以為做新藥無非就是改改劑型或者做me-too或者me-worse。我剛進實驗室的時候，有一天老板也突發奇想提議做CETP抑制劑，把這個選題交給了和我同期進實驗室的王姓同學，告訴她先合成anacetrapib練練手再做結構改造。王同學花了很長時間才合成出anacetrapib，但由于老板沒有聯系到合適的課題組做活性篩選，這個課題也就不了了之了。

有時候會很羨慕那些在Genentech或者默沙東這樣的制藥巨頭工作的藥物化學家們。他們是新藥研發領域全球最頂尖的科學家，他們有著別人難以企及的資源，所從事的項目難度令人望而生畏。而且我一直偏執地相信這些公司里有這樣一群人，驅使他們工作的不是所謂的業績，不是手里股票的漲跌，而是對科研最純粹的熱情，對未知的好奇，以及對治病救人的責任感。

——In Memory of My Beloved Grandmother.

參考文獻:

1. New England Journal of Medicine. 323:1234-1238. 1990.

2. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37(11)1-9. 2003.

3. New England Journal of Medicine. 357:2109-2122. 2007.

4. British Journal of Pharmacology. 154(7):1465-73. 2008.

5. Journal of Lipid Research, 51:2739-2752. 2010.

6. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology.30:1430-1438. 2010.

7. The Journal of Lipid Research, 52:2169-2176. 2011.

8. JAMA.306(19):2099-2109. 2011.

9. Current Medical Research and Opinion. 27:463-480. 2007.

10. Lancet. 378:1547–1559. 2011.

11. New England Journal of Medicine. 376:1933-1942. 2017.