Favipiravir as a potential countermeasure for COVID-19

Full Text

Вспышка новой коронавирусной инфекции (COVID-19) захватила весь мир и признана 11 марта 2020 г. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) пандемией [1]. В настоящее время заболевание охватило около 25 млн человек, более 850 тыс. умерших; в России число больных приблизилось к 1 млн человек. Основная угроза инфекции COVID-19 представлена COVID-пневмонией, которая может быстро прогрессировать до острого респираторного дистресс-синдрома с необходимостью подключения искусственной вентиляции легких (ИВЛ), и риском смерти. Однако никаких конкретных противовирусных препаратов для лечения COVID-19 не одобрено. В списке возможных лекарственных препаратов для этиотропного лечения COVID-19 перепрофилированы несколько противовирусных препаратов: рибавирин, хлорохин и гидроксихлорохин, лопинавир/литонавир, Арбидол, а позднее начались исследования по возможности применения рем-десивира и фавипиравира [2]. В статье представлен научный обзор по механизму действия и противовирусной активности, фармакодинамике, клиническим исследованиям эффективности в лечении COVID-19. Механизм действия фавипиравира Фавипиравир - противовирусный химиопрепарат широкого спектра действия, аналог пуриновых нуклеозидов. Он разработан и одобрен в Японии в 2014 г. как лекарство от гриппа с эффективностью против тяжелых инфекций, вызванных высокой вирусной нагрузкой. Фавипиравир имеет механизм действия, аналогичный антигерпесвирусному Рис. 1. Схема внутриклеточного метаболизма фавипиравира с образованием активного метаболита рибофуранозил-5'-три-фосфата [3]. сонн. ОН нуклеотидаза 5'-нуклеотидаза Т-705 (фавипиравир) фосфорибозил-трансфераза но он Т-705 рибофуранозид ^нуклеозидкиназа .СОНН, нуклеозидкиназа слабый ингибитор нуклеотидаза! 9 но-р-о-» о / он \\ / Т-705 рибофуранозид ни' u-i 5'-монофосфат мощный ингибитор РНК-полимеразы вируса Т-705 рибофуранозид но он 5'-трифосфат препарату Ацикловиру. Как и многие другие аналоги нуклеозидов, фавипиравир действует как пролекарство, внутриклеточно преимущественно в инфицированных клетках первично метаболизируется через пуриновые фосфорибо-зилтрансферазы и далее фосфорилируется с образованием активного метаболита фавипиравира рибофуранозил-5'-трифосфата (рис. 1) [3, 4]. Метаболит действует на раннюю и среднюю стадию цикла репликации вируса: дозозависимо конкурирует с пуриновыми нуклеозидами, ингибируя активность РНК-зависимой РНК-полимеразы РНК-вирусов, и препятствует репликации вируса за счет включения в вирусную РНК, действуя как терминатор цепи образования новой вирусной РНК [5]. Механизм взаимодействия трифосфата фавипиравира происходит путем связывания с консервативными доменами РНК-полимеразы, таким образом предотвращая включение нуклеозидов для репликации и транскрипции вирусной РНК. В отличие от рибавирина, трифосфат фавипиравира не влияет на синтез клеточной ДНК или РНК, что указывает на избирательность (селективность) или вирус-специфичность внутриклеточного действия и более низкий уровень цитотоксичности. Так, индекс селективности ингибирующего действия трифосфат фавипиравира на РНК-полимеразу как отношение IC50% клеток/IC50% вируса гриппа составил более 6000 (1,0/6370 мкМ) [3]. Препарат не оказывает ингибирующего действия на клеточные a, b и g-субъединицы ДНК-полиме-разы человека вплоть до концентрации до 100 мкг/мл [3]. Таким образом, фавипиравир действует как специфический ингибитор РНК-полимеразы вирусов (рис. 2) [5]. Результатом действия фавипиравира является снижение вирусной нагрузки. Особенностью действия фавипиравира является подавление синтеза вирусной РНК как терминатора цепи [4]. Фа-випиравир прекращает удлинение цепи вирусной РНК после включения одной или двух молекул фавипиравира, и дальнейший синтез этой комплементарной цепи вирусной РНК не может быть завершен, что снижает вероятность образования мутаций и появления резистентных штаммов вирусов. Это согласуется с отсутствием резистентного вируса во всей популяции вируса после обработки фавипира-виром и с клиническими данными об отсутствии резистентных к фавипиравиру штаммов вирусов гриппа [4]. Важным дополнительным эффектом действия фавипира-вира является подавление продукции провоспалительных цитокинов на фоне респираторной вирусной инфекции. Известно, что цитокины, особенно фактор некроза опухоли а, занимают важное место в патогенезе инфекции, вызванной РНК-вирусами, и их уровень коррелирует с тяжестью тече- Рис. 2. Схема механизма внутриклеточного действия фавипиравира в вирусном цикле [5]. ния заболевания и поражения легких. Так, в экспериментальных исследованиях in vitro и in vivo на моделях гриппозной инфекции изучали влияние фавипиравира на уровень цитокинов - фактора некроза опухоли а, интерлейкина-1а, интерлейкина-6 [6]. Показано, что фавипиравир приводил к значимому дозозависимому снижению уровня провоспалительных цитокинов как в культуре инфицированных клеток, так и в бронхоальвеолярном секрете у зараженных животных, что сопровождало снижение вирусной нагрузки и усиливало противовирусный эффект препарата. Фавипиравир, являясь селективным и мощным ингибитором РНК-полимеразы, проявляет активность ко всем типам вирусов группа, включая А, В, С, сезонные штаммы A (H1N1 и H3N2), устойчивые штаммы к ингибиторам нейраминидазы и ингибиторам М2-белка, на уровне эффективной подавляющей концентрации (EC50) в диапазоне от 0,014 до 0,55 мкг/мл [4, 5]. Важным отличительным свойством препарата является отсутствие способности продуцировать устойчивые штаммы вирусов к фавипиравиру. Кроме того, фавипиравир продемонстрировал противовирусную активность против широкого спектра других РНК-вирусов, таких как вирусы Эбола, Ласса, бешенства, геморрагической лихорадки, тяжелой лихорадки с синдромом тромбоцитопении (табл. 1) [5]. Во время вспышки болезни, вызванной вирусом Эбола в Западной Африке в 2014-2015 гг., проведены экспериментальные испытания фавипиравира, и пациенты, получавшие препарат, имели тенденцию к увеличению общей выживаемости и более длительное среднее время выживаемости, а также наблюдался более высокий процент пациентов со снижением вирусной нагрузки >100 раз [7, 8]. Секвенирование генома новой коронавирусной инфекции 2019 г. (2019-nCoV), полученной в Ухане, позволило идентифицировать вирус как РНК-содержащий из рода Betacoronavirus, близкий к геномам коронавируса SARS-CoV (сходство около 78%) и MERS-CoV-2 (сходство около 50%) [9]. В рамках скринингового тестирования разных противовирусных препаратов, включая фавипиравир, провели сравнение противовирусной активности против 2019-nCoV в исследовании in vitro на клеточной культуре [10]. Противовирусную эффективность (EC50) оценивали путем количественного определения вирусных копий в клеточном супернатанте, также оценивали в стандартных тестах цитотоксичность (CC50) и индекс селективности (табл. 2). Наибольшую активность показали ремдесивир и хлорохин, которые изначально предложены для лечения инфекции COVID-19; следующим в этом ряду по активности стоял фавипиравир; рибавирин значимо уступал всем вышеперечисленным препаратам. Таким образом, фавипиравир рассматривался в качестве потенциального кандидата для лечения инфекции COVID-19. Таблица 1. Спектр противовирусной активности фавипиравира in vitro (адаптировано [5]) Семейство Название вируса EC50, мкг/мл Альтернативный препарат Orthomyxoviridae Грипп типа А 0,01-0,94 Оселтамивир (есть синергизм) Сезонный штамм гриппа типа А (H1 N1) 0,13-3,53 Штамм гриппа типа А (H3N2) 0,1-1,0 Грипп типа В 0,04-0,8 Грипп типа С 0,03-0,06 Bunyaviridae Вирус геморрагической лихорадки Крым-Конго 1,0 Рибавирин(менее активен - EC50 5,6-42, более цитотоксичен) Тяжелая лихорадка с синдромом тромбоцитопении 0,71-1,3 Другие виды лихорадки 5-30 Filoviridae Эбола 10,5 Rhabdoviridae Бешенство 5,1-7,0 Возможно, рибавирин, ИФН-a Paramyxoviridae Метапневмовирус человека 1,3-6,3 (EC90) Респираторно-синцитиальный вирус человека 41 Flaviviridae Вирус Зика 3,5-3,8 Желтая лихорадка 42 Вирус Западного Нила 53 Picornaviridae Вирус полиомиелита 4,8 Риновирус 23 Энтеровирус 71-го типа 23 Caliciviridae Норовирус 19-39 Arenaviridae Вирус Ласса 1,7-11,1 (EC90) Рибавирин (более цитотоксичен) Другие типы 0,8-11,1 Togaviridae Разные типы 0,3-9,4 Таблица 2. Сравнение противовирусной активности против 2019-nCoV в исследовании in vitro на клеточной культуре [10] Препараты EC50, мкМ/л CC50, мкМ/л Индекс селективности Ремдесивир 0,77 >100 >129,87 Хлорохин 1,13 >100 >88,50 Фавипиравир 61,88 >400 >6,46 Рибавирин 109,50 >400 >3,65 Клинические исследования фавипиравира при COVID-19 Использование фавипиравира для лечения инфекции COVID-19 обосновано его эффективностью при лечении летальных инфекций, вызванных РНК-вирусами. Утвержденная доза фавипиравира для лечения гриппа в Японии составляет 1600 мг 2 раза в день в 1-й день, а затем 600 мг 2 раза в день в течение 4 дней, а доза при инфекции вирусом Эбола - 6000 мг в 1-й день и 2400 мг/сут в последующие дни. Фавипиравир противопоказан беременным женщинам из-за его тератогенности и эмбриотоксичности у животных. Ранний клинический опыт применения фавипиравира для лечения COVID-19 является многообещающим [11-13]. В Китае зарегистрировано 8 клинических исследований, оценивающих эффективность применения фавипиравира при COVID-19; в основном это очень небольшие по количеству включенных пациентов исследования (30-150 пациентов) [12]. Наиболее значимые результаты исследований представлены далее. В марте 2020 г. опубликованы результаты открытого сравнительного клинического исследования, проведенного в Китае, по оценке эффективности фавипиравира и лопи-навир/ритонавира при лечении COVID-19 [14]. В исследование включены 80 госпитализированных пациентов (средний возраст 47 лет) с лабораторно подтвержденным диагнозом COVID-19 легкой или средней степени тяжести. Основная группа (n=35) получала фавипиравир перорально (1-й день: 1600 мг 2 раза; 2-14-й дни: 600 мг 2 раза в день) плюс интерферон-a (ИФН-a) ингаляцией (5 млн ед. 2 раза в день); группа контроля (n=45) получала перорально лопи-навир/ритонавир (400/100 мг 2 раза в день) плюс ИФН-a. Эффективность оценивали по времени элиминации вируса и степени улучшения результатов компьютерной томографии (КТ) грудной клетки на 14-й день после лечения. Наличие SARS-CoV-2 выявляли методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Более короткое время элиминации вируса обнаружили в основной группе по сравнению с контрольной группой (медиана 4 дня по сравнению с 11 днями, р<0,001). Показатели улучшения изменений КТ грудной клетки для двух групп исследования не различались на 4 и 8-й день лечения; однако на 14-й день лечения степень улучшения изменений КТ грудной клетки в группе фавипиравира значительно выше, чем в контрольной группе (91,4% против 62,2%, р=0,004). Переносимость лечения в группе фавипиравира была достоверно лучшей, чем в контрольной группе: общее количество нежелательных явлений в 11,43 и 55,56% соответственно (р<0,001). Основные побочные явления наблюдались со стороны желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Таким образом, показано, что фавипиравир способствует более ранней элиминации коронавируса и регрессии изменений в легких, что эффективно контролирует течение заболевания. В апреле 2020 г. опубликованы результаты другого многоцентрового открытого клинического исследования по сравнению эффективности фавипиравира с Арбидолом при COVID-19 [15]. Включены 240 госпитализированных пациентов с COVID-19 (COVID-пневмония имелась у 86% пациентов), которые рандомизированы для приема фавипира-вира (n=120) или Арбидола (n=120). Арбидол разрешен в Китае для лечения COVID-19. Первичным исходом учитывали частоту клинического выздоровления через 7 дней; вторичными исходами были продолжительность лихорадки, время облегчения кашля и потребность в оксигенотерапии или ИВЛ. Частота клинического выздоровления через 7 дней для пациентов с нетяжелым течением COVID-19 составила 71,43% в группе фавипиравира и 55,86% в группе Арбидола (р=0,0199), но не получили достоверных различий между группами лечения по частоте излечения у пациентов с тяжелым течением (5,56% против 0%) и у пациентов с сопутствующим заболеванием артериальной гипертензией и/или диабетом (54,76 и 51,43%). Для пациентов с нетяжелым течением COVID-19 и пациентов с COVID-19 с сопутствующими артериальной гипертензией и/или диабетом время снижения температуры и облегчения кашля в группе фави-пиравира значительно короче, чем в группе Арбидола (р<0,0001). Также для пациентов с нетяжелым течением COVID-19 потребность в оксигенотерапии или ИВЛ была меньшей в группе фавипиравира, чем в группе Арбидола, и составила 8,16 и 17,12% соответственно (р=0,0541). Для других клинических групп пациентов с COVID-19 различий по данному вторичному исходу не наблюдали, хотя на 10% меньшая частота отмечалась в группе фавипиравира. Побочные эффекты в группе фавипиравира 31,9% и в группе Арбидола 23,33% (р>0,05) - преимущественно в виде расстройств ЖКТ и повышения уровня мочевой кислоты. В июле 2020 г. опубликованы результаты ретроспективного наблюдательного исследования, проведенного в Таиланде, по изучению эффективности и оптимального дозирования фавипиравира у 247 госпитализированных пациентов с COVID-19 [16]. Фавипиравир получали 63 пациента (средний возраст 48 лет); 27% пациентов находились на оксигенотерапии, 9,5% получали экстракорпоральную оксигенацию и 6,3% находились на ИВЛ. Применяли фиксированную нагрузочную дозу в 1-й день 1600 мг 2 раза, а затем во 2-10-й дни по 600 мг 2 раза в день, а пациентам с индексом массы тела (ИМТ) >35 использовали большую нагрузочную (60 мг/кг/сут) и поддерживающую дозу (20 мг/кг/сут). Первичным исходом была частота клинического улучшения через 7 дней лечения, а вторичными исходами - показатели клинического улучшения на 14 и 28-й день. Частота клинического улучшения на фоне терапии фави-пиравиром на 7-й день составила 66,7%, на 14-й - 85,7%, на 28-й - 90,5%. У пациентов, не требовавших применения ок-сигенотерапии, частота улучшения на 7-й день была вдвое больше, чем среди пациентов, находившихся на оксигено-терапии (92,6% против 47,2%), а через 14 дней достигла 100%, тогда как у пациентов с оксигенотерапией даже через 28 дней составила 83,3%. Смертность на 28-й день составила 7,9%. При анализе влияния дозировки фавипиравира выявили, что оптимальной дозой для пациентов с ИМТ<35 является нагрузочная 3200 мг/сут и поддерживающая 120 мг/сут, а для пациентов с ИМТ>35 требуется повышение доз. Таким образом, фавипиравир показал достаточно высокую эффективность у пациентов с более тяжелым течением заболевания, чем в предшествующих исследованиях. В июле 2020 г. компания Glenmark Pharmaceuticals Ltd. (Индия) анонсировала предварительные результаты клинического исследования III фазы по изучению эффективности и безопасности фавипиравира у 150 пациентов с легким и среднетяжелым течением COVID-19, проведенного в Индии. Фавипиравир назначался в нагрузочной дозе 3600 мг (1800 мг 2 раза в 1-й день) и поддерживающей дозе 1600 мг (800 мг 2 раза в день со 2 по 14-й день) в сочетании со стандартной поддерживающей терапией. Первичной конечной точкой эффективности было достижение более быстрой элиминации коронавируса в группе лечения фавипиравиром по сравнению с контрольной группой (отношение рисков 1,367, p=0,129). По вторичным исходам отмечали статистически значимое сокращение среднего времени до клинического излечения (нормализации температуры, сатурации кислорода, частоты дыхания и кашля) в группе лечения фавипиравиром (3 дня против 5 дней, отношение рисков 1,74, p=0,029). При этом достигли клинического излечения к 4-му дню 69,8% пациентов в группе лечения фавипиравиром против 44,9% пациентов в контрольной группе (p=0,019). Среди пациентов с клиническим ухудшением состояния и потребностью кислородной поддержки медиана времени до первого использования кислорода была больше и составила 5 дней в группе фа-випиравира и 2 дня в контрольной группе. Фавипиравир хорошо переносился без серьезных побочных эффектов или летальных исходов, тогда как в контрольной группе был 1 случай развития острого респираторного дистресс-син-дрома со смертельным исходом. В августе 2020 г. опубликованы результаты многоцентрового клинического исследования II/III фазы по изучению эффективности и безопасности фавипиравира (Авифавир) у пациентов со среднетяжелым течением COVID-19, проведенного в России [17]. Включены 60 госпитализированных пациентов с COVID-пневмонией средней тяжести, которых рандомизировали в 3 группы лечения с разными схемами дозирования фавипиравира: Авифавир в дозах 1600/600 мг 2 раза в сутки, Авифавир в дозах 1800/800 мг 2 раза в сутки или стандартное лечение (контрольная группа), включавшее хлорохин, гидроксихлорохин или ло-пинавир/ритонавир. Лечение продолжали 14 дней. Первичной конечной точкой эффективности было достижение элиминации коронавируса по данным теста полимеразной цепной реакции к 10-му дню лечения; вторичными исходами оценивали скорость элиминации вируса к 5-му дню, время до нормализации клинических симптомов (температуры тела), динамику изменений КТ грудной клетки к 15-му дню, а также частоту и тяжесть нежелательных явлений. Элиминация коронавируса на 5-й день достигнута у 62,5% пациентов, получавших Авифавир, и у 30,0% пациентов контрольной группы (p=0,018), к 10 дню -92,5 и 80,0% соответственно, и различия не достигли статистической значимости (p=0,155). По вторичным исходам статистические различия между группами лечения отмечены по среднему времени нормализации температуры тела (<37°C) - 2 дня в группе Авифавира и 4 в контрольной группе (p=0,007), тогда как по частоте улучшения КТ грудной клетки на 15-й день лечения различий между группами не было (90% пациентов в группе Авифавира и 80% пациентов в контроле, p=0,283). В группе получавших Авифавир в дозах 1600/600 мг 2 пациента имели прогрессию заболевания, перевод на ИВЛ со смертельным исходом. Частота нежелательных эффектов в группе Авифавира составила 17,5% и имела легкую степень тяжести (чаще со стороны ЖКТ), только в 5% случаев потребовалась отмена препарата. Таким образом, фамипиравир у пациентов с COVID-пневмонией средней тяжести показал высокий потенциал по эффективности в обеих дозировках и хорошую переносимость. Кроме описанных исследований по применению фавипиравира при инфекции COVID-19, в настоящее время продолжаются еще несколько исследований: компания Fujifilm Holdings Corp проводит клинические испытания фавипиравира (Avigan) II фазы в США (50 пациентов) и III фазы в Японии; компания Glenmark Pharmaceuticals Ltd. проводит клиническое исследование FAITH III фазы по оценке эффективности комбинации фавипиравира и умифеновира (158 пациентов); Университет медицинских наук Шахида Бехешти в Иране проводит клиническое исследование IV фазы по сравнению эффективности фавипиравира и гидроксихлорохина (40 пациентов); Медицинский факультет Чжэцзянского университета в Китае проводит 2 клинических исследования по сравнению эффективности фавипи-равира и балоксавира марбоксила и лопинавира/ритонавира (30 пациентов) [18]. Заключение В условиях отсутствия этиотропных противовирусных препаратов в отношении инфекции COVID-19 лечение пациентов представляет большую проблему. Использование рекомендованных перепрофилированных противовирусных препаратов зачастую не обеспечивает необходимую эффективность и безопасность, а неблагоприятное соотношение польза/риск для некоторых препаратов привел к их ограничению использования для лечения инфекции COVID-19 в клинической практике (хлорохин, гидроксихлорохин, рибавирин, лопинавир/ритонавир). Поэтому в настоящее время перспективы этиотропной терапии инфекции COVID-19 связываются с фавипиравиром. Фавипиравир является одним из новых пероральных противовирусных химиопрепаратов, относится к группе аналогов нуклеозидов с широким спектром противовирусной активности в отношении РНК-вирусов. В отличие от более старого препарата рибавирина с широким спектром противовирусной активности к РНК-вирусам, фавипира-вир имеет высокую избирательность и селективность действия, отсутствие цитотоксичности и отсутствие образования резистентных форм. Препарат показал эффективность в лечении тяжелых и летальных вирусных заболеваний, включая тяжелые формы гриппа, инфекцию Эбола. Фави-пиравир показал противовирусную активность против нового коронавируса 2019-nCoV, а в ряде клинических исследований у пациентов со среднетяжелым течением инфекции COVID-19 и COVID-пневмонией ускорял элиминацию вируса и наступление клинического излечения. Единственным недостатком препарата является его тератогенность по данным экспериментальных исследований, что ограничивает применение у беременных женщин. Фавипиравир не имеет статуса регистрации в Управлении по контролю пищевых продуктов и лекарств в США. Временное руководство ВОЗ «Клиническое ведение COVID-19» дает осторожные рекомендации по применению всех перепрофилированных противовирусных препаратов, включая фавипиравир, для лечения инфекции COVID-19 в реальной клинической практике, ограничивая только рамками клинических исследований [19]. Минздрав России, основываясь на промежуточных результатах клинических испытаний II/III фазы, включил фа-випиравир во временные методические рекомендации «Профилактика, диагностика и лечение новой коронави-русной инфекции (COVID-19)», начиная с версии VII [20]. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest.

About the authors

Marina V. Leonova

Association of Clinical Pharmacologists

Email: anti23@mail.ru
Russia

References

Supplementary files