无心插柳——致重磅药普瑞巴林的发现
普瑞巴林（Pregabalin，商品名：lyrica®）由Pfizer公司生产，2004 年 7 月 ,欧盟批准其用于治疗部分癫痫发作，2005年由美国FDA批准上市，用于缓解与治疗神经性疼痛包括糖尿病周围神经病变神经痛（DPN）、带状疱疹后神经痛（PHN）、脊髓损伤相关神经痛、纤维肌痛相关神经痛以及4岁及以上患者癫痫部分发作的治疗。普瑞巴林是首个被美国FDA批准用于糖尿病周围神经病变和带状疱疹后神经痛的药物，也是目前最畅销的镇痛药。从2014-2018年，销售业绩始终保持在50亿美元以上，2019年为35亿美元销售额，是名副其实的“重磅炸弹”。普瑞巴林结构简单，是γ-氨基丁酸（GABA）的类似物，它的发现充满偶然，像它这样的例子在医药史上并不多见。这是一个典型的“无心插柳”之作。
普瑞巴林的由来，还要从GABA开始说起。GABA是人体内的一种神经递质，作用于GABA受体，当人体缺乏GABA时，会产生焦虑、疲倦、忧虑等情绪。在1980年代，Silverman实验室着重研究GABA转氨酶（γ-aminobutyric acid aminotransferase，GABA-AT）。GABA-AT的主要任务就是降解GABA。Silverman最初的想法是合成一系列GABA类似物作为该酶的抑制剂，从而发现抗惊厥、帕金森、阿尔兹海默病、亨廷顿病的化合物。
还有癫痫也与GABA有关，癫痫广义上讲是复发性惊厥性癫痫发作为特征的疾病，它的发病原因有很多，癫痫只是一个统称，并且抗惊厥药30%-40%的癫痫患者无效。有研究指出，将GABA直接注射到大脑中可以终止癫痫发作，但口服与静脉注射无效，是因为GABA作为一种极性较大带电的小分子化合物，很难透过血脑屏障，进入到脑部发挥作用，合成脂溶性更强的GABA类似物有助于它们通过血脑屏障，进而治疗癫痫。基于上面的理论指导，Silverman实验室从1980-1988年不断设计合成GABA-AT抑制剂，但不幸的是，这些化合物对GABA-AT的选择性较弱，对L-谷氨酸脱羧酶（GAD）也有抑制作用，而GAD则是生产GABA的地方。这种既抑制GABA的分解又抑制其产生的化合物确实不是理想的药物。
图1：GABA的化学结构式
转机出现在1988年，那年Silverman组上的一位名为Ryszard Andruszkiewicz的博后合成了七种3-烷基GABA。之后，Ryszard分别测试了化合物的对GABA-AT和GAD的作用，它们不出意料地对GABA-AT只有很弱的抑制作用，而令人惊奇的是，这些化合物居然对GAD有活化作用，这就说明这些化合物会提高体内GABA水平！虽然，目的达到了，但是Silverman清楚，这么多年的失败，原因在于选择了GABA-AT作为靶点，而合成的这些成功的化合物，却不能对这个靶点产生有效的作用，而靶点可能是GAD。
之后，有两个制药公司Upjohn Pharmaceuticals和Parke–Davis Pharmaceuticals对他们的工作很感兴趣，Upjohn希望加入到这项工作中来，他们很看好对GAD活化能力最强的那个化合物——（R）-3-甲基GABA，但经过试验测试，不由得使他们心灰意冷，发现该化合物对抗惊厥效果不明显。进过再三考虑，他们退出了这项研究。
而不同的是，Parke–Davis公司则测试了所有化合物，他们发现其中一个名为3-异丁基GABA的化合物几乎完全阻止了小鼠癫痫的发作。而进一步的实验结果证实，（S）-（+）-3-异丁基GABA是他们测试过的化合物中抗惊厥效果最强的。于是，Warner–Lambert公司（Parke–Davis Pharmaceuticals）与西北大学（Silverman实验室的学校）达成合作，得到（S）-（+）-3-异丁基GABA的专利许可，并于1995年获得新药申请资格，这也是后来的普瑞巴林，商品名：lyrica®。
图2：普瑞巴林的化学结构式
之后开启了新药的临床试验，临床I期经历了2.5年完成，确定了药物的安全性、耐受性；临床II与 III期共历时四年，有超过10000个病人参与，超过100个临床试验进行，测试的项目包括癫痫、神经性疼痛（糖尿病周围神经病变、带状疱疹后神经痛等）和广泛性焦虑症。在2000年，Pfizer收购了Warner–Lambert公司，所以该药物也归Pfizer所有，自2004年上市以来，lyrica迅速成长为最畅销的治疗疼痛的药物，并销售额年年节节攀升，并在2018年达到50亿美元，但由于在2018年lyrica的专利到期，之后会有仿制药与其竞争，其市场压力会随之而来。
但这其中却有个问题，为什么对GAD活化最强的化合物（R）-3-甲基GABA比（S）-（+）-3-异丁基GABA的药效差？
科学家们也有这个疑问，于是他们展开了研究。在这不得不提到另外一个上市药物——加巴喷丁（gabapentin），该药在1993年被美国FDA批准上市，用于治疗癫痫。加巴喷丁也是GABA的类似物，同样对GAD有活化作用，其靶点于1996年被Parke–Davis的科学家所发现。
图3：加巴喷丁的化学结构式
它的机理却是作用于中枢神经（CNS）电压依赖性钙通道的α2-σ亚基蛋白，对其产生抑制作用，减少神经末梢的去极化与Ca2 +内流 , 从而减少谷氨酸盐 、去甲肾上腺素、P 物质和降钙素基因相关肽(calcitonin gene-retated peptide , CGRP)等兴奋性神经递质的释放 。普瑞巴林也是通过类似的机制发挥作用的。现在真相大白，原来普瑞巴林的真正靶点与最初研究的GABA-AT和GAD并不相关。
最初，Silverman等人想要设计影响GABA-AT的化合物，而最终得到的化合物却与之无关，甚至并非因为GAD而发挥药效，这样的研发之路是多么坎坷曲折，也说明研发中枢神经药物就像黑箱一样，很难判断最终会得到什么样的惊喜。纵使幸运女神眷顾了Silverman等人，而他们背后多年的坚守也值得我们尊敬。
参考资料：
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.