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

發(fā)布日期:2020-09-18   來源:分子設(shè)計(jì)   瀏覽次數(shù):0
核心提示:導(dǎo)讀:本文將介紹與AD相關(guān)的7個(gè)重要的靶點(diǎn)及其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑研發(fā)進(jìn)展。在神經(jīng)退行性疾病中,最常見的阿爾茨海默病(Alzheimers dise
 導(dǎo)讀:本文將介紹與AD相關(guān)的7個(gè)重要的靶點(diǎn)及其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑研發(fā)進(jìn)展。

在神經(jīng)退行性疾病中,最常見的阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease, AD)是一個(gè)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(jì)負(fù)擔(dān),因此急需有效的治療手段。

 

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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(diǎn)相關(guān)的途徑。針對AD,當(dāng)前相關(guān)的研發(fā)靶點(diǎn)中候選分子大多由于作用在底物位點(diǎn),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(diǎn)在AD中的實(shí)際功能。變構(gòu)(Allostery)機(jī)制由于其對靶點(diǎn)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(diǎn)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(gè)重要的靶點(diǎn)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)

 

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nAChR(Nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)屬于配體依賴的離子通道超家族,有多個(gè)亞型。其中,α7 nAChR是腦與神經(jīng)中一個(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(yàn);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)

 

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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(diǎn)在毒蕈堿受體亞型中并不保守的,且與底物位點(diǎn)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(diǎn)后可以通過改變構(gòu)象增加底物分子的激活效力。最先報(bào)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(jì)學(xué)的有效性,PQCA則可以增強(qiáng)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(tuán)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(diǎn)在用于AD的藥物研發(fā)仍存希望。

 

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

 

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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(gè)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(diǎn)的可能性逐步降低。近年來,針對NMDAr發(fā)現(xiàn)了多個(gè)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(diǎn)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(diǎn),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(qiáng)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)

 

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γ-Secretase是一個(gè)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(diǎn)。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(yàn)),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(gè)小分子,一個(gè)為NGP 555 (40)  IC50=10nM,另一個(gè)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(dòng)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(diǎn)的有力證據(jù)。

 

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

 

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GSK-3β是一個(gè)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(gè)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(diǎn),具有高度選擇性;VP0.7(52)是一個(gè)喹啉衍生物,可作用于另一個(gè)潛在的變構(gòu)位點(diǎn)。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(shí),該靶點(diǎn)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)

 

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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)

 

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AMPA受體是離子型谷氨酸受體的一個(gè)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(bào)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(jī)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(diǎn)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(diǎn)在AD中的作用及其療效仍未被證實(shí),更加體現(xiàn)了AD治療中靶點(diǎn)稀缺與機(jī)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(diǎn)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(diǎn)在AD中的功能和療效方面予以研究,將為AD有效靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)和確證開辟了新的方法。

 

參考文獻(xiàn)

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