12月9号，来自加州大学戴维斯分校的DavidE.Olson课题组在Nature上在线发表题为Anon-hallucinogenicpsychedelicanaloguewiththerapeuticpotential的研究论文。这项工作通过功能导向合成来改造一种迷幻剂伊博格碱（ibogaine），发现了更安全的、非致幻的，具有治疗抑郁症和减少酒精和海洛因依赖的潜在药物。
——背景——
伊博格碱（ibogaine）是从非洲植物伊博格中提取出的一种生物碱，虽然它还没有进行严格的临床对照试验，但坊间研究有提及它可以减轻戒毒症状，减少对药物（包括阿片类药物、酒精和精神刺激剂）的依赖和防止复发的作用。然而，伊博格碱的应用前景受到几个限制。首先是很难从植物中获取，而且缺乏高效的手性合成方法。目前，伊博格碱外消旋体的合成途径只有三条，路线长度为9~16，总收率为0.1~4.8%。第二，伊博格碱存在严重的安全性问题。由于它的非极性，导致其易在脂肪组织中积累，并通过抑制hERG钾离子通道导致心脏毒性。此外，它能引起持续24小时以上的幻觉。伊博格碱曾作为一种治疗精神疾病的药物在法国出售，但最终因其副作用过大已撤市。虽然伊博格碱的确切作用机制尚未完全阐明，但有证据表明，它可能通过促进神经可塑性而改变与成瘾相关的通路。作者认为，神经塑化剂如伊博格碱和麦角酸二乙酰胺（LSD）促进成瘾相关神经通路的结构和功能可塑性的能力，有可能被开发用作抗成瘾剂，治疗各种成瘾物质。为了开发更简单、更安全的伊博格碱类似物，首先需要了解其哪些结构对其神经塑化作用至关重要。
——功能导向的伊博格碱类似物的合成——
伊博格碱的特征结构包括吲哚、四氢氮杂卓和双环的异奎宁骨架，通过系统地删除这些关键骨架作者获得了一系列化合物（8-11，如图1所示）。除11a外，含有异奎宁但缺乏四氢氮杂卓骨架的类似物（8-10和11b），要么是弱的神经塑化剂，要么不能促进神经元生长。相比之下，大多数缺乏异奎宁，但保留四氢氮杂卓骨架的类似物(12-16)则是有效的。作者发现13号分子（代号IBG）尽管化学结构简化，但其神经塑化性能与伊博格碱相当。而且相对于伊博格碱，IBG的亲脂性更低（伊博格碱和IBG的clogP分别为2.61和4.27），相应的有降低心脏毒性的潜力（亲脂性是已知的促进抑制hERG通道的因素）。此外，IBG的中枢神经系统(CNS)多参数优化(MPO)评分为5.2，优于伊博格碱的3.8（MPO是辉瑞提出的描述中枢神经系统候选药物的经验参数，数值从0到6，数值越大作为CNS候选药物的潜力越大)。加上IBG可以通过单步反应合成得到，因此作者优先从IBG出发进一步优化。
图1.功能导向的伊博格碱类似物的合成。伊博格碱的关键结构特征和相应的类似物。
IBG的结构类似于5-羟色胺2A受体（5-HT2A）激动剂5-MeO-DMT（见图2）。此前报道过的构效关系研究表明，与5-MeO-DMT和其他已知的致幻剂不同，6-MeO-DMT不能代替2,5-二甲氧基-4-甲基安非他命（受管制的精神药物）使得实验鼠能区分开致幻剂和盐，说明6-MeO-DMT的致幻性很弱。此外，作者此前的工作也证明，6-MeO-DMT不会像其它5-HT2A激动剂那样诱发幻觉。因此为了降低候选分子的致幻性，作者也合成了6-甲氧基吲哚并四氢氮杂卓的18号分子，命名为TBG。与IBG类似，TBG也可以一步合成得到（如图2所示）。
图2.IBG和TBG（分别为13号和18号分子，其中IBG的R1,R2=OMe，H；TBG的R1,R2=H，OMe）的一步合成路线。5-MeO-DMT和6-MeO-DMT的结构。
——IBG和TBG的安全性评估——
为了评估IBG和TBG的致幻能力，作者使用5-MeO-DMT(10mgkg1)作为阳性对照，在实验鼠头部抽搐反应试验（5-HT2A激动剂诱发幻觉能力的评估实验）中对它们进行了测试。5-MeO-DMT使实验鼠产生了强烈的头部抽搐反应，它的构象限制类似物IBG的作用明显减少，而TBG则几乎观察不到抽搐反应。
伊博格碱抑制hERG通道的IC50为1μM。相比之下，IBG和TBG的效力分别比伊博格碱低约10倍和倍，表明其心脏毒性的潜力较低。给静止的斑马鱼幼鱼注射伊博格碱会降低其心率并增加诱发心律失常的可能性，IBG和TBG则都没有诱导这些不良表型。作者还用斑马幼鱼评价伊博格碱和TBG诱发癫痫的风险，发现与已知的诱发癫痫的化合物戊四唑相比，伊博格碱和TBG几乎都观察不到诱发癫痫的风险。最后，作者使用成熟的斑马鱼发育毒性试验比较了伊博格碱、IBG和TBG对生物形态学的影响。μM的伊博格碱显著增加了受精后2天和5天（dayspost-fertilization，简写为dpf）的畸形率和死亡率。相比之下，同浓度的IBG和TBG处理的斑马鱼存活率明显更多（如图3所示）。
为了验证IBG和TBG的靶点，作者进行了血清素受体(5-HT)和阿片受体功能测定来评估其GPCR信号。实验结果表明，IBG和TBG表现为弱或无阿片激动剂活性，而表现出强烈的5-HT2A受体激动剂活性。而且，与构象限制较少的5-MeO-DMT相比，在对5-HT受体组中的81个潜在靶点的全面筛查显示，IBG和TBG表现出更好的选择性和安全性。
图3.TBG是一种更安全的伊博格碱类似物。a.小鼠头部抽动反应实验表明，TBG不会引起幻觉。阳性对照(+Ctrl)为5-MeO-DMT（剂量为10mgkg1）。b.HEK细胞中hERG通道表达的抑制。c.与伊博格碱不同，IBG和TBG不会增加斑马鱼幼体心律失常的风险。d.用化合物(μM)处理2dpf的斑马鱼的代表性图像。e.随着时间的推移，化合物引起的畸形率和死亡率(所有治疗组包含48斑马鱼)。f.测量不同化合物对5-HT2A(左)和5-HT2B(右)受体的活性。
——TBG的治疗潜力评估——
1.TBG对神经可塑性的影响在证明了TBG的安全性之后，作者接下来评估了它对神经可塑性的影响。根据Sholl分析（神经生物学中广泛使用的量化树突复杂性的方法），TBG处理过的大鼠胚胎皮质神经元增加了树突轴的复杂性。除了促进树突生长，TBG还能增加树突棘密度。作者还使用经颅（transcranial）双光子成像来评估TBG对小鼠感觉皮质脊柱动力学的影响，观察到使用TBG会增加脊柱的形成。
2.TBG对强迫游泳试验行为的影响增加大脑前部的神经可塑性在啮齿动物模型中已被证明有抗抑郁作用，因此作者评估了TBG的潜在抗抑郁作用。对7天不定期的轻度应激后的小鼠进行强迫游泳测试（常用来测试老鼠抑郁类行为的实验），发现施加压力后小鼠静止的时间明显增加。已有研究报道了氯胺酮在强制游泳测试中产生类似抗抑郁的作用，因此作者直接比较了氯胺酮和TBG的作用。氯胺酮和TBG在给药24小时后均能显著降低小鼠的不活动。然而，氯胺酮的效果似乎更持久。值得注意的是，TBG对给药后24小时的运动没有影响，且5-HT2A拮抗剂的添加会阻断了TBG的抗抑郁作用。强迫游泳试验中TBG的疗效与其他5-HT2A激动剂的试验结果一致，说明TBG有治疗抑郁症的潜力。然而，未来还需要更多的评估TBG与抑郁相关的其他行为，特别是测量快感缺乏的行为。
3.TBG可以减少酒精和海洛因的上瘾行为为了评估TBG对酒精(乙醇)摄入的影响，作者采用了一项间歇性的两瓶选择实验(20%乙醇vs水)来模拟人类的暴饮暴食行为。在7周的时间里，实验鼠经历了反复的狂饮和戒断。在TBG给药后至少2天内，实验鼠酒精摄入量较低。值得注意的是，在给实验鼠水和5%的蔗糖溶液之前给予TBG并没有降低实验鼠的蔗糖偏好或总液体消耗量，表明TBG选择性地减少了酒精摄入量。与酒精一样，有传闻称伊博格碱可以减少人类阿片类药物的上瘾行为。作者使用大鼠海洛因自我给药模型来评估在三个不同时期（自律期，戒断的前一天，恢复期之前）给予TBG(40mgkg1)的影响。TBG显著减少了大鼠寻找海洛因的行为且没有引起任何急性运动障碍。而且，单次给予TBG可产生持续12-14天的抗上瘾效果。
——讨论与总结——
能够改变焦虑和药物寻求行为等与神经回路相关的化合物，被认为是潜在的多种精神疾病（包括上瘾行为、抑郁症、创伤后应激障碍）的有效治疗手段。原则上，这种精神治疗药物可以通过纠正神经电路中潜在的病理变化而不是通过掩盖疾病的症状来产生持续的治疗效果。而由于致幻剂可能促进了前额皮质的神经可塑性和神经元生长，且有研究表明，迷幻剂和氯胺酮具有共同的抗抑郁作用机制，因此本文研究的改造过的致幻剂类似物TBG可能作为潜在的治疗神经疾病的药物。
这篇工作里，作者使用功能导向合成的原则来鉴定伊博格碱的关键神经塑化药效团，且以此开发出一步合成伊博格碱类似物的方法。通过简化伊博格碱的结构来生产TBG，不仅在合成上更可得，还提高了分子的理化性能和安全性。实验结果表明，TBG不仅能有效促进神经元生长，还能产生类似抗抑郁的行为反应，减少酒精和海洛因寻求行为。不过，该分子的实际临床效果还有待更多的验证，未来还需进一步在动物模型中确定产生这些行为效应的最佳给药方案和时间进程，并确定神经可塑性与抗抑郁及戒瘾是否具有因果作用。
参考文献：
Cameron,L.P.,Tombari,R.J.,Lu,J.etal.Anon-hallucinogenicpsychedelicanaloguewiththerapeuticpotential.Nature().