阿爾茨海默病潛在靶點變構(gòu)調(diào)節(jié)劑的研究進(jìn)展

在神經(jīng)退行性疾病中，最常見的阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是一個長期的、緩慢進(jìn)行性發(fā)展的疾病，通常表現(xiàn)為記憶和認(rèn)知減退，伴隨有其他神經(jīng)精神癥狀。流行病學(xué)調(diào)查顯示，人65歲后AD的發(fā)病率呈指數(shù)型增長，造成了嚴(yán)重的社會與經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，因此急需有效的治療手段。

當(dāng)前，已發(fā)現(xiàn)的AD病理途徑主要包括乙酰膽堿功能障礙，增加的β淀粉樣（β-amyloid, Aβ）蛋白沉積，神經(jīng)纖維的纏結(jié)，以及其他的與生物靶點相關(guān)的途徑。針對AD，當(dāng)前相關(guān)的研發(fā)靶點中候選分子大多由于作用在底物位點，選擇性差從而產(chǎn)生副作用，也不利于作為探針研究該靶點在AD中的實際功能。變構(gòu)(Allostery)機制由于其對靶點的高度選擇性以及可控調(diào)控，可以有效減少副作用的巨大優(yōu)勢，開始在AD相關(guān)靶點中表現(xiàn)出一定的潛力和希望。本期公眾號我們將介紹與AD相關(guān)的7個重要的靶點及其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑研發(fā)進(jìn)展。

1.煙堿型乙酰膽堿受體（nAChRs）

nAChR(Nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)屬于配體依賴的離子通道超家族，有多個亞型。其中，α7 nAChR是腦與神經(jīng)中一個重要亞型，涉及神經(jīng)傳遞和神經(jīng)抗炎癥通路，參與大多與AD相關(guān)的病理途徑。α7 nAChR是最早進(jìn)行變構(gòu)嘗試的靶標(biāo)之一，發(fā)現(xiàn)了多個有效的變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。它的正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑(positive allosteric modulators, PAMs)可以通過改變受體結(jié)構(gòu)構(gòu)象增加神經(jīng)遞質(zhì)的效能，同時具有更高的選擇性和更低的耐藥。作為上市的藥物，Galantamine(1)已用來治療認(rèn)知損傷；另一個a7 nAChR的PAM，AVL-3288(2)在大鼠模型中對認(rèn)知缺陷具有一定緩解作用，已進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗；此外，同樣為PAM的genistein (3)，也在與聯(lián)想學(xué)習(xí)和神經(jīng)保護(hù)相關(guān)的治療中表現(xiàn)出較好療效；其他一些處于研發(fā)早期的分子，如DB08122 (4)，PNU120596 (5)，NS-1738 (6)和D20 (7)，初步發(fā)現(xiàn)其可促進(jìn)空間學(xué)習(xí)和記憶。這些分子通過α7 nAChR對AD的治療作用正在評估中。

2. M1毒蕈堿受體 (M1 muscarinic receptors)

M1毒蕈堿受體廣泛存在于負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)和記憶的皮層和海馬體，屬于G蛋白偶聯(lián)受體。M1毒蕈堿受體的激活會增加Aβ的分泌，并且其酶聯(lián)反應(yīng)參與腦的血流調(diào)節(jié)，這些都與AD最常見的病理特征密切相關(guān)。由于變構(gòu)位點在毒蕈堿受體亞型中并不保守的，且與底物位點不同，所以M1毒蕈堿受體的PAMs被期待可以消除副作用的影響。初步研究顯示，PAMs結(jié)合變構(gòu)位點后可以通過改變構(gòu)象增加底物分子的激活效力。最先報道的M1受體的PAM是brucine(8)，可以增加M1毒蕈堿受體的乙酰膽堿親和力；隨后發(fā)展了VU0029767 (9), VU0090157 (10)，BQCA(11)，PQCA（18）等PAMs，其中BQCA在小鼠的AD模型中對逆轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)損傷顯示出統(tǒng)計學(xué)的有效性，PQCA則可以增強AD小鼠模型的學(xué)習(xí)和記憶。其他代表性分子還包括MK-7622(19)，PF-06767832 (20)，4-烷基羥吡咯嘧啶酮基團的化合物(21)，AC-42(12)，77-LH-28-1 (14)，AC-260584 (15)，TBPB (13)，77-LH-28-1，VU0184670 (16)，VU0357017(17)，VU6007477(22)等，這些小分子的不斷進(jìn)展使該靶點在用于AD的藥物研發(fā)仍存希望。

3. NMDA 受體 (N-methyl-d-aspartate receptor)

N-甲基天冬氨酸受體(N-methyl-d-aspartate receptor, NMDAr)是神經(jīng)細(xì)胞中離子型谷氨酸受體的一個特異類型，由離子型谷氨酸依賴的通道組成。研究發(fā)現(xiàn)，NMDAr可以通透Ca2+，且過高的Ca2+水平可能導(dǎo)致認(rèn)知和記憶的下降，但無論競爭性還是非競爭性NMDAr拮抗劑（如ketamine(23) 、memantine(24)），其針對AD治療效果都不十分理想，因而其作為AD靶點的可能性逐步降低。近年來，針對NMDAr發(fā)現(xiàn)了多個PAMs，為NMDAr是否能通過PAM調(diào)控進(jìn)行AD治療提供了新的方向。這些PAMs在NMDAr上的結(jié)合位點和選擇性上均有不同，例如：PYD-106(26)可以穩(wěn)定通道打開狀態(tài)，CIQ (25)具有高度選擇性并可調(diào)控通道打開頻率，Spermine(28)展現(xiàn)了PH依賴的調(diào)控活性，pergenolonesulfate(27)作用于全新變構(gòu)位點，SGE201(30)可泛性抑制NMDAr，羧基萘和菲衍生物包括UBP512(29), UBP551, UBP710, UBP714, UBP646(31), GNE-6901 (32)則對其下游蛋白GluN2亞單位的強化和抑制表現(xiàn)出不同的偏好性。由于上述PAMs在NMDAr上的多種偏好性，其作為探針研究NMDAr在AD中的功能值得關(guān)注。

4. γ-分泌酶 (γ-Secretase)

γ-Secretase是一個參與Aβ蛋白產(chǎn)生的蛋白酶，曾被認(rèn)為是AD藥物發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵靶點。針對γ-Secretase研發(fā)的變構(gòu)小分子主要是通過減少Aβ產(chǎn)生來說明其藥效的。帶有芳基咪唑的化合物對于γ-Secretase顯示了一定的活性，如E2012 (33)，34號，36號，37號化合物，37號化合物的EC50=29 nM，且在小鼠腦中Ab42減少40%。另一類帶有羧酸的小分子包括EVP-0015962(35，進(jìn)入臨床試驗)，38號和39號化合物（天然小分子的衍生物）。最近發(fā)現(xiàn)的兩個小分子，一個為NGP 555 (40)  IC50=10nM,另一個為41號化合物，其EC50可達(dá)5nM。值得一提的是，上述大部分化合物在進(jìn)入臨床研究后針對病人大多未能表現(xiàn)出在動物模型上的療效，因此γ-Secretase一直缺乏在AD臨床治療中作為靶點的有力證據(jù)。

5. 糖原合成酶激酶3-β(Glycogen synthase kinase 3-beta, GSK-3β)

GSK-3β是一個在許多組織中尤其是神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)的激酶，也和AD的一些表型密切相關(guān)。前期研究提示GSK-3β選擇性抑制劑可以調(diào)控酶活進(jìn)而預(yù)防神經(jīng)纖維纏結(jié)，減少Aβ產(chǎn)生。GSK-3β除了早期發(fā)現(xiàn)的ATP競爭性抑制劑 (如indirubin (42)，hymenialdisine (43)，staurosporine(44)，3-anilino-4-arylmaleimides(45), F389-0663 (46), 47號化合物，pyrrolopyridinone scaffold(48)以及AZD1080 (49)）和ATP非競爭性抑制劑(如Tideglusib(50))，最近發(fā)現(xiàn)了幾個GSK-3β的變構(gòu)抑制劑。其中palinurin (51)是從海綿中提取到，可結(jié)合于酶的N端域的特定變構(gòu)位點，具有高度選擇性；VP0.7(52)是一個喹啉衍生物，可作用于另一個潛在的變構(gòu)位點。與γ-Secretase類似，由于Aβ蛋白產(chǎn)生在AD治療中的作用未能證實，該靶點在AD的藥物研發(fā)中也未能獲得突破。

6. 磷酸二酯酶4 (Phosphodiesterase 4, PDE4)

PDE4調(diào)控cAMP的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，PDE在腦中至關(guān)重要，其抑制劑可用來治療腦疾病，也是與AD緊密關(guān)聯(lián)的PDE亞型。許多已知的抑制劑與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病治療相關(guān)，比如rolipram (53)，roflumilast (54), denbufylline(55)，然而它們大多會使cAMP達(dá)到高水平而擾亂cAMP的信號調(diào)控。針對PDE4發(fā)現(xiàn)了一系列NAM(negative allosteric modulator)，如D158681, D159153, D159404和D159687 (56–59)，先后用于AD的藥理學(xué)模型評估，但均未發(fā)現(xiàn)對AD治療的直接作用，因此，PDE4在AD中的靶標(biāo)作用仍亟待進(jìn)一步證據(jù)確認(rèn)。

7. AMPA受體 (a-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acidreceptors)

AMPA受體是離子型谷氨酸受體的一個亞型，涉及與學(xué)習(xí)和記憶相關(guān)的突觸塑造。AMPA受體的PAM小分子包括CX516 (60), S-18986(61), LY451395(62), PF-04958242(64)等。雖然有報道AMPA受體與AD發(fā)生發(fā)展存在密切關(guān)聯(lián)，但靶向AMPA受體的PAMs對AD治療的機制及其療效尚未闡明。

總結(jié)與展望

在本次公眾號中，我們介紹了針對AD曾利用過的靶點及其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑的研究進(jìn)展，可以發(fā)現(xiàn)其中大部分靶點在AD中的作用及其療效仍未被證實，更加體現(xiàn)了AD治療中靶點稀缺與機制不明的瓶頸問題。變構(gòu)調(diào)節(jié)劑具有更高的選擇性和更少的副作用，鑒于上述7類靶點在AD中是否發(fā)揮作用仍存在諸多疑問，利用這些變構(gòu)調(diào)節(jié)劑作為高選擇性化學(xué)探針，對上述靶點在AD中的功能和療效方面予以研究，將為AD有效靶點的發(fā)現(xiàn)和確證開辟了新的方法。

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