普瑞巴林(Pregabalin,重磅商品名:lyrica®)由Pfizer公司生產,藥普2004 年 7 月 ,歐盟批準其用于治療部分癲癇發作,瑞巴2005年由美國FDA批準上市,發現用于緩解與治療神經性疼痛包括糖尿病周圍神經病變神經痛(DPN)、重磅帶狀皰疹后神經痛(PHN)、藥普脊髓損傷相關神經痛、瑞巴纖維肌痛相關神經痛以及4歲及以上患者癲癇部分發作的發現治療。普瑞巴林是重磅首個被美國FDA批準用于糖尿病周圍神經病變和帶狀皰疹后神經痛的藥物,也是藥普目前最暢銷的鎮痛藥。其2018年的瑞巴銷售業績為50億美元,是發現名副其實的“重磅炸彈”。普瑞巴林結構簡單,重磅是藥普γ-氨基丁酸(GABA)的類似物,它的瑞巴發現充滿偶然,像它這樣的例子在醫藥史上并不多見。這是一個典型的“無心插柳”之作。
失敗的實驗
普瑞巴林的由來,還要從GABA開始說起。GABA是人體內的一種神經遞質,作用于GABA受體,當人體缺乏GABA時,會產生焦慮、疲倦、憂慮等情緒。在1980年代,Silverman實驗室著重研究GABA轉氨酶(γ-aminobutyric acid aminotransferase,GABA-AT)。GABA-AT的主要任務就是降解GABA。Silverman最初的想法是合成一系列GABA類似物作為該酶的抑制劑,從而發現抗驚厥、帕金森、阿爾茲海默病、亨廷頓病的化合物。
還有癲癇也與GABA有關,癲癇廣義上講是復發性驚厥性癲癇發作為特征的疾病,它的發病原因有很多,癲癇只是一個統稱,并且抗驚厥藥30%-40%的癲癇患者無效。有研究指出,將GABA直接注射到大腦中可以終止癲癇發作,但口服與靜脈注射無效,是因為GABA作為一種極性較大帶電的小分子化合物,很難透過血腦屏障,進入到腦部發揮作用,合成脂溶性更強的GABA類似物有助于它們通過血腦屏障,進而治療癲癇。基于上面的理論指導,Silverman實驗室從1980-1988年不斷設計合成GABA-AT抑制劑,但不幸的是,這些化合物對GABA-AT的選擇性較弱,對L-谷氨酸脫羧酶(GAD)也有抑制作用,而GAD則是生產GABA的地方。這種既抑制GABA的分解又抑制其產生的化合物確實不是理想的藥物。
GABA的化學結構式
意外的轉機
轉機出現在1988年,那年Silverman組上的一位名為Ryszard Andruszkiewicz的博后合成了七種3-烷基GABA。之后,Ryszard分別測試了化合物的對GABA-AT和GAD的作用,它們不出意料地對GABA-AT只有很弱的抑制作用,而令人驚奇的是,這些化合物居然對GAD有活化作用,這就說明這些化合物會提高體內GABA水平!雖然,目的達到了,但是Silverman清楚,這么多年的失敗,原因在于選擇了GABA-AT作為靶點,而合成的這些成功的化合物,卻不能對這個靶點產生有效的作用,而靶點可能是GAD。
疑問的產生
之后,有兩個制藥公司Upjohn Pharmaceuticals和Parke–Davis Pharmaceuticals對他們的工作很感興趣,Upjohn希望加入到這項工作中來,他們很看好對GAD活化能力最強的那個化合物——(R)-3-甲基GABA,但經過試驗測試,不由得使他們心灰意冷,發現該化合物對抗驚厥效果不明顯。進過再三考慮,他們退出了這項研究。
而不同的是,Parke–Davis公司則測試了所有化合物,他們發現其中一個名為3-異丁基GABA的化合物幾乎完全阻止了小鼠癲癇的發作。而進一步的實驗結果證實,(S)-(+)-3-異丁基GABA是他們測試過的化合物中抗驚厥效果最強的。于是,Warner–Lambert公司(Parke–Davis Pharmaceuticals)與西北大學(Silverman實驗室的學校)達成合作,得到(S)-(+)-3-異丁基GABA的專利許可,并于1995年獲得新藥申請資格,這也是后來的普瑞巴林,商品名:lyrica®。
普瑞巴林的化學結構式
之后開啟了新藥的臨床試驗,臨床I期經歷了2.5年完成,確定了藥物的安全性、耐受性;臨床II與 III期共歷時四年,有超過10000個病人參與,超過100個臨床試驗進行,測試的項目包括癲癇、神經性疼痛(糖尿病周圍神經病變、帶狀皰疹后神經痛等)和廣泛性焦慮癥。在2000年,Pfizer收購了Warner–Lambert公司,所以該藥物也歸Pfizer所有,自2004年上市以來,lyrica迅速成長為最暢銷的治療疼痛的藥物,并銷售額年年節節攀升,并在2018年達到50億美元,但由于在2018年lyrica的專利到期,之后會有仿制藥與其競爭,其市場壓力會隨之而來。
但這其中卻有個問題,為什么對GAD活化最強的化合物(R)-3-甲基GABA比(S)-(+)-3-異丁基GABA的藥效差?
真正的靶點
科學家們也有這個疑問,于是他們展開了研究。在這不得不提到另外一個上市藥物——加巴噴丁(gabapentin),該藥在1993年被美國FDA批準上市,用于治療癲癇。加巴噴丁也是GABA的類似物,同樣對GAD有活化作用,其靶點于1996年被Parke–Davis的科學家所發現。
加巴噴丁的化學結構式
它的機理卻是作用于中樞神經(CNS)電壓依賴性鈣通道的α2-σ亞基蛋白,對其產生抑制作用,減少神經末梢的去極化與Ca2 +內流 , 從而減少谷氨酸鹽 、去甲腎上腺素、P 物質和降鈣素基因相關肽(calcitonin gene-retated peptide , CGRP)等興奮性神經遞質的釋放 。普瑞巴林也是通過類似的機制發揮作用的。現在真相大白,原來普瑞巴林的真正靶點與最初研究的GABA-AT和GAD并不相關。
最初,Silverman等人想要設計影響GABA-AT的化合物,而最終得到的化合物卻與之無關,甚至并非因為GAD而發揮藥效,這樣的研發之路是多么坎坷曲折,也說明研發中樞神經藥物就像黑箱一樣,很難判斷最終會得到什么樣的驚喜。縱使幸運女神眷顧了Silverman等人,而他們背后多年的堅守也值得我們尊敬。
參考資料:
1.From Basic Science to Blockbuster Drug: The Discovery of Lyrica.
2.Listening to Lyrica: contested illnesses and pharmaceutical determinism.
3.FDA label of LYRICA (pregabalin).
4.Pregabalin:latest safety evidence and clinical implications for the management of neuropathic pain.