作者: Zhang, Jing ; Zhang, Yu ; Qin, Ya-Juan ; Zhou, Qi-Gang ; Zheng, Li-Ping ; Du, Zi-Wei ; Xu, Chu ; Liu, Xiao ; Xia, Tian ; Sun, Nan ; Li, An-an ; Li, Ting-You ; Meng, Fan ; Zhu, Dong-Ya

Major depressive disorder (MDD) is one of the most common mental disorders. We designed a fast-onset antidepressant that works by disrupting the interaction between the serotonin transporter (SERT) and neuronal nitric oxide synthase (nNOS) in the dorsal raphe nucleus (DRN). Chronic unpredictable mild stress (CMS) selectively increased the SERT-nNOS complex in the DRN in mice. Augmentation of SERT-nNOS interactions in the DRN caused a depression-like phenotype and accounted for the CMS-induced depressive behaviors. Disrupting the SERT-nNOS interaction produced a fast-onset antidepressant effect by enhancing serotonin signaling in forebrain circuits. We discovered a small-molecule compound, ZZL-7, that elicited an antidepressant effect 2 hours after treatment without undesirable side effects. This compound, or analogous reagents, may serve as a new, rapidly acting treatment for MDD.

项与 ZZL-7 相关的新闻（医药）

2022-11-14

·生物制品圈

靶向SERT-nNOS互作的抗抑郁药设计

重度抑郁障碍（Major Depressive Disorder, MDD）是一种常见的精神疾病，严重影响患者的正常生活。抑郁症的发病机制尚未完全阐明，目前主流观点是“单胺假说”,即抑郁由5-羟色胺（5-HT）为主的神经递质缺失致使单胺能神经元活动不足而引起。传统抗抑郁药物也是基于该假说而开发的。以异丙嗪为代表的单胺氧化酶抑制剂是第一代抗抑郁药物，因其肝脏毒性较强已退市。1956年第二代抗抑郁药物丙米嗪被发现可以靶向单胺类递质再摄取转运子，如5-HT转运体（serotonin transporter, SERT）、去甲肾上腺素转运体（Norepinephrine transporter,NET）。但该类非选择性单胺再摄取抑制剂有很多副作用。1987年，美国礼来公司开发的第三代抗抑郁药物选择性SERT抑制剂氟西汀重磅上市，但氟西汀可以作用到外周SERT，对心血管系统，消化系统起到抑制效果，并且其起效慢，服用早期甚至加剧抑郁行为，诱发自杀等极端行为，存在广泛副作用。因此，寻找新的抗抑郁靶点并设计快速抗抑郁药物具有重大意义。中缝背核（Dorsal Raphe Nucleus，DRN）是中枢神经系统中最主要的5-HT神经元核团，也是5-HT的主要来源。抑郁患者服用氟西汀这类SERT抑制剂时，5-HT浓度确实可以升高，但主要激活突触前神经的5-HT1A自受体（5-HT1ARauto），DRN中5-HT1A自受体过度活跃会强烈抑制5-HT的重合成，降低5羟色胺能神经元放电频率，加剧抑郁样行为。SERT可以通过其C末端基序与DRN中的神经元型一氧化氮合酶（Neuronal Nitric Oxide Synthase，nNOS）的PDZ蛋白结构域结合。南京医科大学周其冈等研究团队发现，在小鼠的DRN中观察到nNOS和SERT高度共定位，该复合物在海马区（HPC）、前额皮层（PFC）等脑区却没有富集，透射电镜结果显示HPC、PFC中5-HT能神经元突触前部分缺乏nNOS，表明nNOS-SERT复合物在DRN中高度特异性表达。在抑郁症模型(Chronic mild stress,CMS)小鼠中，nNOS表达和活性与正常小鼠无明显区别，但nNOS-SERT复合物是富集的，提示该复合物与抑郁的联系。他们选择性敲除了DRN的5-HT能神经元中的nNOS，发现细胞膜表面的SERT显著增加。通过悬尾实验（Tail suspension test, TST）、强迫游泳实验 (Forced Swimming Test,FST)、旷场实验(open field test,OFT)发现nNOS敲除鼠表现出抗抑郁样行为。进一步，他们从自建文库中筛选出能够增强nNOS-SERT互作的Sakura-6和Sakura-8，分子对接提示Sakura-6可能作为nNOS的PDZ结构域和SERT的C末端之间相互作用的增强子，诱导了小鼠的抑郁样行为。通过突变nNOS底物催化位点使其丧失催化酶活性，发现并不影响nNOS-SERT复合物的形成，nNOS突变体过表达小鼠也会表现出抑郁样行为，说明nNOS 对 SERT 的抑制作用不依赖于nNOS的催化活性。因此，破坏nNOS的PDZ和SERT的C端互作或许就可以对抑郁产生治疗效果。SERT的15个C-末端氨基酸（SERT-15C，TPTEIPCGDIRMNAV）介导了其与nNOS的相互作用，于是他们截取了SERT-15C，并在其N端融合穿膜肽Tat，合成了名为Tat-SERT-15C的肽。Tat-SERT-15C给药2小时后细胞表面的 SERT 显著增加，且剂量依赖性地减少nNOS-SERT复合物，DRN 中细胞间5-HT 浓度显著降低，并产生类似抗抑郁药的作用。5-HT1AR 的选择性激动剂8-OH-DPAT 显著阻断 Tat-SERT-15C 诱导的抗抑郁样作用，5-HT1AR拮抗剂Way-100635使5-HT1A自受体失活诱发抗抑郁样作用，表明 SERT-nNOS 相互作用最终通过 DRN 的5-HT1A自受体来调节抑郁。接着他们检测了Tat-SERT-15C对DRN中5-羟色胺能神经元放电活性的影响，利用光遗传技术记录DRN中5-HT能神经元电生理活动，Tat-SERT-15C给药2h后提升了5-HT能神经元的放电频率。作者利用DREADDs技术（designer receptors exclusively activated by designer drugs，只由特定药物激活的受体）沉默了5-HT能神经元，这抵消了Tat-SERT-15C治疗的小鼠所表现出的抗抑郁样行为。说明了Tat-SERT-15C 对抗抑郁行为的影响依赖于5-HT能神经元的放电活性。他们还发现与氟西汀不同的是，Tat-SERT-15C减少了DRN中5-HT浓度，但增加vHPC和mPFC中5-HT浓度，逆转了 CMS 小鼠的5-HT自受体激活和5-HT能神经元放电活性削弱。并且Tat-SERT-15C仅在DRN中发挥作用，且不影响其他神经递质如去甲肾上腺素、多巴胺。证明了特异性阻断nNOS-SERT相互作用以治疗抑郁症具有独特机制、更高的安全性和可行性。最后，他们尝试设计新型nNOS-SERT互作抑制剂。在分析SERT的C末端结合nNOS的PDZ结构域的化学机制后，设计合成了一系列二肽分子，筛选出ZZL-7作为先导化合物，Ac-Ala-Val-OH 的化学结构可以紧密结合在 nNOS PDZ 结构域的αB螺旋和βB折叠之间的沟槽中。对ZZL-7进行了体内和体外的药效评价，ZZL-7降低了nNOS-SERT复合物水平，并且给药2h后5-HT能神经元放电频率显著增加，具有快速抗抑郁样行为的良好效果。此外，ZZL-7药效至少可以持续24h，具有良好透膜性，易通过血脑屏障，对小鼠正常活动、记忆、认知能力无明显影响，也不会诱发小鼠攻击性行为、成瘾行为和异常脑电波。上述结果表明ZZL-7具有被开发成为新一代快速起效的抗抑郁药物的潜力。参考文献1. Sun, Nan et al. “Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN.” Science vol. 378,6618 (2022): 390-398.2. Chanrion, B et al. “Physical interaction between the serotonin transporter and neuronal nitric oxide synthase underlies reciprocal modulation of their activity.” PNAS vol. 104,19 (2007): 8119-24.

基因疗法核酸药物

2022-11-11

·生物谷

Science：我国科学家开发出一种能在短短两小时内在小鼠体内产生抗抑郁效果的新药物

在一项新的研究中，来自中国南京医科大学的研究人员开发出一种新的抗抑郁药物，在短短两个小时内就能在小鼠体内产生抗抑郁效果。相关研究结果发表在2022年10月28日的Science期刊上。在一项新的研究中，来自中国南京医科大学的研究人员开发出一种新的抗抑郁药物，在短短两个小时内就能在小鼠体内产生抗抑郁效果。相关研究结果发表在2022年10月28日的Science期刊上，论文标题为“Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN”。在这篇论文中，他们描述了他们治疗抑郁症的新方法。慢性抑郁症是最常见的精神疾病形式之一，医学家们一直在努力寻找一种治愈它的方法。大多数用于治疗这种疾病的药物是血清素再摄取抑制剂（serotonin reuptake inhibitor），它们通过靶向血清素转运体（serotonin transporter, SERT）来减少抑郁症---它们一般被称为SERT靶向药物。它们通过提高大脑中血清素的水平而发挥作用。不幸的是，这类药物可能需要许多星期才能产生影响，而且它们还可能产生严重的副作用，例如增加自杀的风险。在这项新的研究中，这些作者采取了一种新的方法---将SERT和一种叫做神经元一氧化氮合酶（neuronal nitric oxide synthase, nNOS）的酶分离。这些作者想知道，如果小鼠大脑中的血清素与nNOS脱离关系会发生什么。他们认为，这可能会导致大脑的一个部分---中缝背核（dorsal raphe nucleus, DRN ）中---的血清素含量减少，而另一个部分---内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex）---中的血清素含量增加。他们推测，所产生的结果应该是抑郁症的症状迅速改善。图片来自Science, 2022, doi:10.1126/science.abo3566。为了找到答案，他们开发了一种名为ZZL-7的化合物。当注射到小鼠体内时，它改变了中缝背核中产生血清素的神经元放电，并在这样做时，破坏了SERT和nNos之间的相互作用。这导致了内侧前额叶皮层中血清素数量的增加，他们认为，这可能会在人类身上感受到抑郁症状的减少。他们还指出，由于大脑几乎立即开始增加内侧前额叶皮层中的血清素数量，这种化合物的效果应该在几个小时内就能感觉到。这些作者还提出，将SERT和nNos分离作为对抗抑郁症的一种手段也应该避免其他治疗抑郁症的方法中常见的副作用。（生物谷 Bioon.com）参考资料： Nan Sun et al. Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN, Science, 2022, doi:10.1126/science.abo3566.

2022-11-02

·生物谷

Science：我国学者发现抑郁症全新靶点及候选药物，2小时快速起效且无副作用

该研究开发了一种化合物——ZZL-7，能够选择性解偶联中缝背核区（DRN）5-羟色胺转运体（SERT）与神经元型一氧化氮合酶（nNOS）的复合物，在小鼠中，注射给药两小时后，即可快速发挥抗抑郁效果。抑郁症（Depression）是一种常见的精神障碍，主要表现为情绪低落、兴趣减低、思维迟缓、饮食和睡眠差等症状，还会产生悲观厌世甚至自杀倾向。此外，抑郁症还与心血管疾病、糖尿病和阿尔茨海默病发病率增加有关。据世界卫生组织（WHO）统计，抑郁症已成为世界第四大疾病，全世界有超过3.5亿人受抑郁症困扰，而且还在快速增长中。早在上世纪50年代，单胺假说被提出，并成为抑郁症发病的经典理论，该假说认为，抑郁症的发病与单胺类神经递质（包括5-羟色胺、多巴胺和去甲肾上腺素）的缺乏有关，这一假说推动了一系列抗抑郁症药物的开发。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）是目前最新一代的抗抑郁症药物，通过选择性阻断5-羟色胺转运体（SERT），抑制对5-羟色胺（也称为血清素）的再摄取，提升大脑内5-羟色胺的水平，从而改善抑郁症状。这是目前治疗抑郁症的一线药物。但它们需要数周甚至更长时间才能对抑郁症患者显示出疗效。此外，这类药物还具有一系列潜在副作用，而且对许多患者来说，根本不起作用。 2022年10月28日，南京医科大学生殖医学国家重点实验室、药学院周其冈教授、朱东亚教授、厉廷有教授团队合作，在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为：Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN 的研究论文。该研究开发了一种化合物——ZZL-7，能够选择性解偶联中缝背核区（DRN）5-羟色胺转运体（SERT）与神经元型一氧化氮合酶（nNOS）的复合物，在小鼠中，注射给药两小时后，即可快速发挥抗抑郁效果，且没有观察到任何副作用。这项研究不仅为抑郁症经典理论“单胺假说”带来了新见解，还开发了一种可快速起效的抑郁症候选药物。该成果被 Science 期刊给予高度评价，列为亮点工作（Highlight）介绍。国际同行和媒体也对该研究高度评价，认为这是“单胺假说”提出近60年来，经典抗抑郁药氟西汀（一种SSRI药物）被发现50年来，抗抑郁药物研究取得的重大理论突破。也是南京医科大学具有完全自主知识产权的科研成果首次在 Science 期刊上发表。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）被认为是部分通过对5-HT1a受体的影响起作用的，在大脑的某些部分（例如皮层和海马体）与这种受体结合，使细胞可以利用5-羟色胺（5-HT，也称为血清素）发送信号，改善抑郁症症状。中缝背核区（DRN）是大脑中5-羟色胺（5-HT）的主要来源，在这里，5-HT1a受体的工作方式不同。SSRIs与5-HT1a受体的结合可以防止细胞放电，这影响了下游5-羟色胺（5-HT）的浓度，因为DRN发出的信号促进了皮层中5-羟色胺（5-HT）的释放。这也解释了为什么SSRIs等抗抑郁药物需要很长时间才能起作用，在开始SSRIs治疗后的几周内，DRN中的5-HT1a受体变得脱敏，然后才更有利于5-羟色胺（5-HT）信号传递，患者才开始感到SSRIs带来的缓解。周其冈教授、朱东亚教授、厉廷有教授联合研究团队认为，可以通过释放DRN神经元中的5-羟色胺（5-HT）来缩短用药和起效之间的时间。为了做到这一点，他们观察了神经元型一氧化氮合酶（nNOS），nNOS与5-羟色胺转运体（SERT）在中缝背核区（DRN）神经元表面形成复合物。先前的研究表明，当SERT和nNOS相互作用时，5-HT1a受体会阻止细胞放电。因此，研究团队认为SERT-nNOS相互作用阻断剂（即SNIBs），可以释放SERT并减少5-HT1a受体的抑制，从而更快地缓解抑郁症患者的症状。研究团队首先评估了SERT和nNOS之间的偶联是否在抑郁行为中发挥作用，他们使用长期轻度压力下的小鼠模型，结果发现，中缝背核区（DRN）中SERT-nNOS复合物的浓度越高，抑郁行为就越多。而敲除nNOS的基因，则会产生相反的结果：相同条件下，敲除nNOS的基因的小鼠表现出更多的抗抑郁行为。为了研究SERT-nNOS复合物的解偶联会如何影响5-羟色胺（5-HT）通路，研究团队将一种化学物质直接注射到中缝背核区（DRN）以解偶联SERT-nNOS复合物，在两个小时内，就观察到了SERT活性增加，抗抑郁行为也增加。还发现前额皮质中的5-羟色胺（5-HT）增加，这表明解偶联SERT-nNOS复合物具有快速抗抑郁的效果。在上述结果的基础上，研究团队开发了一种小分子化合物ZZL-7，以特异性解偶联SERT-nNOS复合物，将ZZL-7静脉注射给一组抑郁症小鼠模型后，这些小鼠的抑郁行为在两小时内得到逆转。其他测试表明，这种化合物对小鼠的记忆、认知或攻击性没有影响，也不会产生异常的大脑活动。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）与SERT-nNOS相互作用阻断剂（SNIBs）的作用机制比较这与其他正在测试的治疗抑郁症的速效药物形成了对比，例如当前仍在开发中的氯胺酮，氯胺酮治疗抑郁症起效快，但作用时间短，而且具有成瘾性，还会诱发精神分裂症。总的来说，这项研究为为抑郁症经典理论“单胺假说”带来了新见解，表明解偶联SERT-nNOS可以迅速逆转小鼠的抑郁行为，为开发情绪障碍疗法开辟了新的途径。研究团队表示“现在应该在人类中进行测试”。随着抑郁症发病率的不断提升，越来越多的研究人员加入了开发快速抗抑郁药物研发的行列。今年8月，Axsome Therapeutics公司的NMDA受体拮抗剂Auvelity获得了FDA批准，用于治疗重度抑郁症，患者的抑郁症状在用药一周内得到缓解，到第2周完全缓解。2019年，强生公司的鼻喷雾剂艾氯胺酮（氯胺酮的异构体）获得FDA批准，用于快速治疗严重抑郁症或自杀念头的急性发作。而在今年10月，康涅狄格医学院的研究人员在 JAMA Psychiatry 期刊发表论文【2】，该论文显示，电休克疗法（ECT）比氯胺酮/艾氯胺酮更快速缓解重度抑郁症。