失眠是指患者对睡眠时间和 (或) 质量不满足并影响日间社会功能的一种主观体验。根据失眠症国际诊断标准以及流行病学研究, 全世界至少有6%的人遭受失眠和睡眠紊乱[1]。目前临床治疗失眠的药物[2]主要包括苯二氮䓬类受体 (γ-氨基丁酸 A 受体,GABAA receptor) 激动剂 (如地西泮等)、非苯二氮䓬类镇静剂 (如唑吡坦等)、褪黑素受体激动剂 (如阿戈美拉汀等) 和具有催眠效果的抗抑郁药物 (如米氮平等), 但其中大多数药物的主要用途不是治疗失眠,而是起镇静作用。2014年8月13 日, 美国FDA 批准默克公司研发的苏沃雷生 (suvorexant, 商品名Belsomra) 用于治疗失眠症[3], 使其成为第一个上市的食欲素受体拮抗剂 (orexin receptor antagonist,ORA)。苏沃雷生临床使用的重要意义在于它是一种专门用于治疗失眠的药物, 该类药物有着全新的靶点和作用机制[4−7]。

1 食欲素体系的发现和基本功能
早在 1998 年, Sakurai 等[8]和 de Lecea 等[9]分别独立发现了食欲素体系 (orexin system), 该体系能显著调节受试对象的进食行为, 影响食欲。
该体系包括两个G-蛋白偶联受体: 食欲素-1 受体 (orexin-1 receptor,OX1R) 和食欲素-2 受体 (orexin-2 receptor, OX2R),以及两个神经递质肽激动剂: 食欲素-A (orexin A,OX-A) 和食欲素-B (orexin B, OX-B)。作为神经递质肽激动剂的 OX-A 和 OX-B 产生于下丘脑部位, OX-A是具有 33 个氨基酸序列的多肽, 能够以同样强度激活 OX1R 和 OX2R; 而 OX-B 是具有 28 个氨基酸序列的多肽, 只能以中等程度选择性地激活 OX2R, 这两种食欲素受体在整个中枢神经系统 (central nervoussystem, CNS) 均有广泛表达。
Lin 等[10]证实, OX2R 功能的丧失与嗜睡症之间有着必然联系, 使人们对失眠的认识由睡眠紊乱过渡到病症层次, 即失眠也是一种疾病。此后的多项研究表明, 食欲素体系的影响力遍及睡眠、成瘾、食欲、压力、焦虑、疼痛以及奖赏等多个方面[4−7], 食欲素体系广泛存在于哺乳动物体内, 其结构和功能上的共性使得以该体系作为靶点研制药物成为可能。食欲素可使人保持清醒, 如果有一种小分子药物, 能够竞争性地阻断食欲素和食欲素受体的结合, 就可以使人尽快进入睡眠状态, 可用于治疗失眠和睡眠紊乱。食欲素受体拮抗剂 (ORA)应运而生, 苏沃雷生就是其中的优秀代表[11−13]。

2 食欲素受体拮抗剂研究进展
由于食欲素 OX-A 和 OX-B 分别对应食欲素受体 OX1R 和 OX2R, 因此有关食欲素受体拮抗剂的研究从一开始就分为两大类: 一类为选择性食欲素受体拮抗剂 (即 SORAs)[14], 该类拮抗剂对食欲素受体OX1R 和 OX2R 亲和力具有显著差异; 另一类称为双重食欲素受体拮抗剂 (即 DORAs)[4−7], 这类拮抗剂对食欲素受体 OX1R 和 OX2R 有着类似的亲和力, 不具有选择性。
选择性的界定来源于化合物或候选药物的生物活性测试, 这种测试使用高通量筛选 (high-throughputscreening, HTS) 技术, 通过荧光成像来测定中国地鼠卵巢细胞表达的食欲素受体对食欲素诱导的细胞内钙离子释放的抑制作用[15, 16]。一般用 IC50、KB 或pKB 表示测试药物对食欲素受体的亲和力 (当采用放射配基结合分析时, 用 Ki 或 pKi 表示该药物的亲和力), 当一种药物对其中一类食欲素受体的亲和力大于另一类食欲素受体的亲和力 20 倍以上时[14, 17], 这种受测药物就称为选择性食欲素受体拮抗剂; 反之为双重食欲素受体拮抗剂。

苏沃雷生的研究历程
默克公司从 2005 年介入 DORAs 研究, 苏沃雷生 (29, MK-4305, suvorexant)的上市成为 DORAs 研究领域的成功典范。
默克研发团队利用高通量筛选 (HTS) 技术获得哌啶醚类化合物 46[46], 46 能强效拮抗 OX1R 和 OX2R, 但其物理化学性质不佳, 不适合进行后续研究。开环二胺 47 被用于大鼠睡眠研究[47], 由于其药代动力学性质不符合成药性要求, 研发人员再次回归到环状结构, 以减少由单键自由旋转所造成的代谢毒性, 经过多次实验, 获得了具有 1,4-二氮环庚烷结构的化合物 48, 在100 mg·kg−1 口服剂量下, 48 能显著增加大鼠 NREM和 REM 睡眠时间[48], 但还是因为药代动力学指标达不到临床研究而中断。
通过 48 的 X-ray 单晶衍射结构发现, 其结构中的两个芳香基团之间存在 π-π 堆积作用, 使得 48 采取了 U-型构象, 计算化学表明该构象是 48 的优势构象 (能量最低的构象), 据此推测 48和食欲素受体结合时极有可能也采取 U-型构象[49],2014 年药物研发科学家获得了人食欲素受体与苏沃雷生 29 结合的晶体结构[35], 使这一推测得到证实,这是食欲素受体拮抗剂研究领域的重大发现, 给该类药物的开发带来深远影响。
对 48 药代动力学研究发现, 其在体内代谢的氧化产物主要来源于母体结构中的甲苯基团、喹唑啉基团和 1,4-二氮环庚烷。去除苯环上的甲基, 在喹唑啉环上引入-F 原子, 在 1,4-二氮环庚烷上引入甲基, 获得化合物 49, 49 的口服剂量降至 10 mg·kg−1, 可产生与 46 相当的生理效能, 这些改进并未使药代动力学性质得以改善, 反而具有较高的代谢毒性。研发人员再次对 49 结构中的杂环基团进行多次调整, 发现将氟代喹唑啉基团换成氯代苯并噁唑基团, 得到化合物 29[3, 34, 50, 51], 对大鼠和狗的代谢毒性大大降低, 29 最终通过临床研究成为第一个双重食欲素受体拮抗剂药物, 用于治疗睡眠紊乱, 并冠以苏沃雷生上市。
默克公司随后对手性哌啶醚类化合物46进行再次改造, 获得双重食欲素受体强效拮抗剂 50 (MK-6096, 费罗雷生, filorexant)[52, 53]。

展望
食欲素体系的发现 (1998 年) 至今近 20 年, 针对这一靶点的药物研究也有十多年 (2001 年) 的历史, 第一个食欲素受体拮抗剂药物苏沃雷生的上市是在 2014 年, 很多制药公司和研究人员做出了不懈努力, 但其中奥秘仍未全部解开, 还有不少领域亟待开发[56, 57]。
首先, 食欲素体系是一个十分复杂的生理体系, 它的影响遍及全身, 与食欲、情绪、睡眠、成瘾、奖赏等人类生理活动关系密切, 目前药物研究仅针对睡眠紊乱, 因此还有很大空间需要开发[5, 11],例如以食欲素体系为靶点, 可以研制出治疗肥胖症或精神疾病的良药;
其次, 苏沃雷生是双重食欲素受体拮抗剂 (DORAs), DORAs 和选择性食欲素受体拮抗剂 (SORAs) 对失眠症治疗效果之争一直存在, 近期有研究显示 2-SORAs 在治疗失眠症方面优于DORAs, 但这仍有待于实践和患者检验; 最后,目前还没有 1-SORAs 进入临床研究, 动物实验显示1-SORAs 在治疗强迫症和成瘾性方面表现优秀, 希望在不久的将来, 有 1-SORAs 进入临床研究。