近期，南京医科大学药学院药物化学系与药理学系科研团队在脑卒中创新药物研究领域取得新进展，相关研究成果以“Discovery of HZS60 as a Novel Brain Penetrant NMDAR/TRPM4 Interaction Interface Inhibitor with Improved Activity and Pharmacokinetic Properties for the Treatment of Cerebral Ischemia”为题，发表在药物化学Top期刊Journal of Medicinal Chemistry杂志上。
脑卒中是一种严重的脑血管疾病，是全球排名第二，中国排名第一大死亡原因，其中又以缺血性脑卒中为主。FDA批准的唯一溶栓药物组织型纤溶酶原激活剂（tPA）治疗时间窗狭窄，且存在脑水肿和出血转化风险，严重影响患者生活质量。
兴奋性毒性是脑卒中过程中细胞损伤的主要原因之一，N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）在此过程中发挥关键作用。缺血后NMDAR被大量激活，引发线粒体功能障碍和细胞死亡。虽然对NMDAR的药物研发不断推进，但抑制NMDAR常引发毒性问题，导致临床试验失败。2020年，海德堡大学研究发现突触外MDNAR与TRPM4的复合物导致神经毒性，并利用计算机筛选出小分子化合物C8，该化合物能够阻断二者结合，减轻小鼠MCAO脑梗死体积。然而，C8在氧糖剥夺/再灌注（OGD/R）诱导的神经元缺血损伤中表现出较弱的保护作用，同时其药代动力学性质不佳，限制了进一步开发。基于此，作者以C8作为先导化合物，开展了以活性为导向的系统构效关系探究（图1）。
图1. 药物设计策略
经过初步的SAR探索，作者获得了一系列活性上优于C8的分子。鉴于C8苄位是潜在代谢位点，作者尝试通过引入甲基阻止该位点代谢。经过多轮SAR研究，最终确定HZS60作为优选分子（图2）。HZS60能够以剂量依赖的方式抑制NMDA和OGD/R诱导的小鼠原代神经元毒性。进一步机制研究表明，HZS60能够消除由NMDAR介导的毒性，恢复原代神经元中p-ERK、p-CREB、p-CaMKII和p-Akt的表达，并改善线粒体功能，且不影响NMDAR和TRPM4自身功能。小鼠药代动力学研究发现，HZS60相较于C8展示出更优异的药代动力学性质。脑PK显示HZS60能够有效穿透血脑屏障。动物实验显示，HZS60能够显著减少小鼠缺血性卒中模型后的脑损伤面积。免疫共沉淀实验也证实HZS60能够抑制NMDAR与TRPM4结合。考虑到HZS60为消旋体，作者进一步通过手性合成获得两个单一异构体，体内外实验均证实S构型具有更优的神经保护作用。分子对接研究进一步揭示了S构型和TRPM4结合作用。
图2. HZS60药代性质及体内外生物活性
总之，本项研究发现了一类新型的可透过血脑屏障的NMDAR/TRPM4互作界面抑制剂，该类化合物在减轻脑损伤的同时有效规避了潜在副作用。与先导化合物C8相比，化合物HZS60展现出更优异的药效和药代动力学性质，显示出作为缺血性脑卒中治疗药物的开发潜力。
本研究得到了国家自然科学基金（22107051，82373855，81930103）等项目的资助。南京医科大学基础医学院孙美玲副教授、2021级硕士生汪蔺为本文共同第一作者，南京医科大学药学院朱东盛副教授、韩峰教授、国科宁波生命与健康产业研究院向秋萍副研究员为本文共同通讯作者。中国科学院上海有机化学研究所王震研究员对本研究工作给予了重要帮助。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.4c02772?articleRef=test
（撰稿/朱东盛课题组；审核/陈宏山）