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Nature | 改造致幻剂以治疗药物成瘾及抑郁症

撰文 | 陈文强 (哈佛医学院博士后)
责编 | 兮
武侠小说中 ， 一直以来都有一门凌驾于绝世神功之外的存在——毒药 。 金庸小说中荡气回肠的一幕即杨过在绝情谷时中情花剧毒 ， 一旦思念心上人则加速情花毒发作 ， 而另一种同样有剧毒的植物断肠草 ， 则正好是情花的克星 。 武侠小说的情节尽管虚构成分居多 ， 却也有现实来源 。 中国古代一直都有众多关于毒药的成语——以毒攻毒、毒药苦口 ， 是药三分毒等 ， 这也侧面说明我国中医治疗中的辩证施治的重要意义 。 2020年9月公布的未来科学大奖的“生命科学奖”便颁布给张亭栋和王振义两位教授 ， 以表彰他们发现三氧化二砷和全反式维甲酸对急性早幼粒细胞白血病的治疗作用 ， 其中三氧化二砷即为俗称的砒霜 。
神经精神系统药物中具有明显毒性的药物众多 。 上个世纪四五十年代兴起的麦角酰二乙胺(Lysergic acid diethylamide, LSD)及裸头草碱 (psilocybin)这些天然或半合成化合物 ， 具有强烈的精神活性 ， 因此掀起了人们的大量兴趣以研究其是否可以用于临床治疗疾病【1】 。 随后在七十年代 ， 这些化合物的潜在滥用潜能引起了广泛担忧 ， 使其应用受限 。 而近年来 ， 越来越多的研究表明 ， LSD、裸头草碱、伊博格碱这些俗称的“致幻剂”实际上能用于多种难治性精神疾病的治疗 ， 如难治性抑郁症、创伤后应激障碍、晚期癌症患者的焦虑症等【2-4】 。 这也说明 ， 改造这些致幻剂以减轻致幻效能及其他副作用具有重要的科学意义 。
2020年12月9日 ， 来自美国加州大学戴维斯分校的David Olson团队的研究人员在Nature杂志在线发表了题为A non-hallucinogenic psychedelic analogue with therapeutic potential的研究论文 ， 在具有抗成瘾作用的致幻剂伊博格碱的基础上 ， 通过功能导向合成策略 ， 鉴定出伊博格碱化学结构中几个具有关键治疗效果的药效基团 ， 在此基础上合成了水溶性、非致幻性及无毒的伊博格碱类似物Tabernanthalog (简称TBG) ， 随后通过药理学评价发现TBG能通过增加突触可塑性来降低觅药行为 ， 还能产生抗抑郁药样效应 。 这些结果证明 ， 通过改造致幻剂化学结构 ， 能得到更安全、非致幻性的新化合物以用于疾病治疗 。
Nature | 改造致幻剂以治疗药物成瘾及抑郁症文章插图
【Nature | 改造致幻剂以治疗药物成瘾及抑郁症】首先 ， 为了解伊博格碱的哪些化学基团参与其致幻效应 ， 研究人员对伊博格碱的化学结构进行分析 (图1) ， 发现三个关键结构——吲哚环、异喹核苷(isoquinuclidine)及四氢氮杂卓 (tetrahydroazepine) ， 通过系统性“删除”关键基团可揭示具有关键致幻效应的化学基团 。 在一系列化合物中 ， 研究人员重点关注两个化合物13 (代号为IBG)及化合物18 (代号为TBG) ， 这两个化合物均可通过一步法合成 ， 因此可快速生产 。
Nature | 改造致幻剂以治疗药物成瘾及抑郁症文章插图
图1. 伊博格碱类似物的功能导向合成策略
为评价IBG和TBG的致幻效应 ， 研究人员使用小鼠甩头实验 (阳性药为5-HT2A激动剂5-MeO-DMT) ， 发现IBG和TBG均能显著降低甩头频率 (图2a) 。 由于心肌毒性是伊博格碱的主要副作用 ， 研究人员接下来在离子通道水平 (图2b)及斑马鱼整体水平 (图2c)证实了IBG和TBG能显著降低心肌毒性 ， 同时在斑马鱼发育模型上未发现明显形态毒性 (图2d) 。 为评价IBG和TBG的靶标 ， 研究人员进行了一系列5-HT和阿片受体的功能测试发现了IBG和TBG对人及小鼠5-HT2A受体表现出强激动剂活性 ， 对81个潜在靶标的安全性筛选试验发现TBG对5-HT2受体表现出高选择性 。
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