在神經退行性疾病中，最常見的阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease, AD）是一個長期的、緩慢進行性發(fā)展的疾病，通常表現為記憶和認知減退，伴隨有其他神經精神癥狀。流行病學調查顯示，人65歲后AD的發(fā)病率呈指數型增長，造成了嚴重的社會與經濟負擔，因此急需有效的治療手段。
當前，已發(fā)現的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，神經纖維的纏結，以及其他的與生物靶點相關的途徑。針對AD，當前相關的研發(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(Allostery)機制由于其對靶點的高度選擇性以及可控調控，可以有效減少副作用的巨大優(yōu)勢，開始在AD相關靶點中表現出一定的潛力和希望。本期公眾號我們將介紹與AD相關的7個重要的靶點及其變構調節(jié)劑研發(fā)進展。
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是腦與神經中一個重要亞型，涉及神經傳遞和神經抗炎癥通路，參與大多與AD相關的病理途徑。α7 nAChR是最早進行變構嘗試的靶標之一，發(fā)現了多個有效的變構調節(jié)劑。它的正變構調節(jié)劑(positive allosteric modulators, PAMs)可以通過改變受體結構構象增加神經遞質的效能，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)已用來治療認知損傷；另一個a7 nAChR的PAM，AVL-3288(2)在大鼠模型中對認知缺陷具有一定緩解作用，已進入Ⅰ期臨床試驗；此外，同樣為PAM的genistein (3)，也在與聯想學習和神經保護相關的治療中表現出較好療效；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)現其可促進空間學習和記憶。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責學習和記憶的皮層和海馬體，屬于G蛋白偶聯受體。M1毒蕈堿受體的激活會增加Aβ的分泌，并且其酶聯反應參與腦的血流調節(jié)，這些都與AD最常見的病理特征密切相關。由于變構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結合變構位點后可以通過改變構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模型中對逆轉學習損傷顯示出統(tǒng)計學的有效性，PQCA則可以增強AD小鼠模型的學習和記憶。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)是神經細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，NMDAr可以通透Ca2+，且過高的Ca2+水平可能導致認知和記憶的下降，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)現了多個PAMs，為NMDAr是否能通過PAM調控進行AD治療提供了新的方向。這些PAMs在NMDAr上的結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控通道打開頻率，Spermine(28)展現了PH依賴的調控活性，pergenolonesulfate(27)作用于全新變構位點，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中的功能值得關注。
4. γ-分泌酶 (γ-Secretase)
γ-Secretase是一個參與Aβ蛋白產生的蛋白酶，曾被認為是AD藥物發(fā)現的關鍵靶點。針對γ-Secretase研發(fā)的變構小分子主要是通過減少Aβ產生來說明其藥效的。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5nM。值得一提的是，上述大部分化合物在進入臨床研究后針對病人大多未能表現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。
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細胞中表達的激酶，也和AD的一些表型密切相關。前期研究提示GSK-3β選擇性抑制劑可以調控酶活進而預防神經纖維纏結，減少Aβ產生。GSK-3β除了早期發(fā)現的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)現了幾個GSK-3β的變構抑制劑。其中palinurin (51)是從海綿中提取到，可結合于酶的N端域的特定變構位點，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位點。與γ-Secretase類似，由于Aβ蛋白產生在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調控cAMP的信號轉導，PDE在腦中至關重要，其抑制劑可用來治療腦疾病，也是與AD緊密關聯的PDE亞型。許多已知的抑制劑與中樞神經系統(tǒng)的疾病治療相關，比如rolipram (53)，roflumilast (54), denbufylline(55)，然而它們大多會使cAMP達到高水平而擾亂cAMP的信號調控。針對PDE4發(fā)現了一系列NAM(negative allosteric modulator)，如D158681, D159153, D159404和D159687 (56–59)，先后用于AD的藥理學模型評估，但均未發(fā)現對AD治療的直接作用，因此，PDE4在AD中的靶標作用仍亟待進一步證據確認。
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，涉及與學習和記憶相關的突觸塑造。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)展存在密切關聯，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調節(jié)劑的研究進展，可以發(fā)現其中大部分靶點在AD中的作用及其療效仍未被證實，更加體現了AD治療中靶點稀缺與機制不明的瓶頸問題。變構調節(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，利用這些變構調節(jié)劑作為高選擇性化學探針，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)現和確證開辟了新的方法。
參考文獻
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110102000668（1）號