追問｜一手解密：上海科學家如何發現氯胺酮抗抑鬱機制關鍵靶點

·“氯胺酮抗抑鬱的機制不同於傳統藥物，但具體是什麼還不太清楚。如果能知道這個機制的話，尤其如果能夠將氯胺酮的抗抑鬱機制和副作用機制分離開的話，就有可能根據它來開發具有抗抑鬱活性，且副作用更小的藥物。我們的研究告訴大家，它的抗抑鬱效果是通過GluN2A這種受體來的，而且這種受體並不介導氯胺酮的副作用效果。”

近日，來自中國科學院上海有機化學研究所生物與化學交叉研究中心的陳椰林團隊在《自然·神經科學》雜誌上發表了《GluN2A受體介導由氯胺酮引起的快速類抗抑鬱反應》一文，引起廣泛關注。該文確定了小鼠模型中的氯胺酮抗抑鬱機制依賴一種穀氨酸受體亞型GluN2A，並將這一機制與氯胺酮所導致的致幻等副作用的機制區分開來。這項里程碑式的發現有望幫助人們開發見效快、持續時間長、副作用更小的抗抑鬱藥物。

自1960年代問世以來，氯胺酮（Ketamine）不僅是臨床上廣泛使用的麻醉劑，也因使用後會使人產生身心分離的幻覺而成為風靡歐美的毒品（俗稱“K粉”）。在上世紀70年代已經有研究者注意到有患者私自使用氯胺酮來緩解傳統藥物無法奏效的嚴重抑鬱。為研究氯胺酮的抗抑鬱效果，各種動物實驗相繼展開。從2000年開始，大量研究確認了氯胺酮的抗抑鬱效果。

然而人們還並不瞭解氯胺酮抗抑鬱的機制。1983年，研究者發現氯胺酮是一種叫做NMDAR的穀氨酸受體拮抗劑，但對於氯胺酮抗抑鬱機制是否與此有關一直眾說紛紜。陳椰林團隊所發表的文章在小鼠模型上解決了這一問題。

“現在神經科學和生物學對抑鬱症的理解非常少，都是假說，沒有統一的機理。對於那種很嚴格的靶點其實沒有很好的發現。”上海交通大學醫學院鬆江研究院研究員仇子龍評論道，“因此這項研究非常重要，也很有新意。”

這篇論文是一項長達8年的研究項目的成果。近日，澎湃科技記者為此專訪陳椰林，請他詳細介紹這項研究的背景和過程，以及之後的研究方向和應用前景。

【對話】

澎湃科技：能否介紹一下氯胺酮作為一種抗抑鬱藥物出現的背景和它的特點？

陳椰林（中國科學院上海有機化學研究所生物與化學交叉研究中心研究員）：抑鬱症是一種需要治療的疾病，而當前主流的治療方法之一是選擇性5-羥色胺再攝取抑製劑（SSRIs），如百憂解（Prozac）等。然而，這些藥物存在一些共同問題，包括緩慢的起效時間、試錯成本高、副作用嚴重以及無法緩解自殺傾向。

針對抑鬱症的治療，主要是通過調節大腦中的神經遞質來實現的，其中5-羥色胺是一個重要的靶點。傳統的藥物治療需要數週的時間才能顯示出效果，這意味著患者需要長時間堅持藥物治療，而且還存在試錯的可能性。即使患者繼續服用藥物，也不能保證治療一定有效，因為有1/3的患者甚至嚐試多種不同的藥物也不能得到有效治療。

抑鬱症的一個嚴重後果是自殺。在一些情況下，患者可能感到生活毫無希望，失去了對一切的興趣，甚至認為自殺是一種解脫。在治療難度較大的抑鬱症患者中，有1/3可能發展成治療難治性抑鬱症（Treatment Resistant Depression，TRD），這是說傳統治療手段對他們是無效的。

在這個背景下，2019年，美國批準了一種名為”S氯胺酮”（S-ketamine）的快速抗抑鬱藥物，它可以在三到四個小時內顯現抗抑鬱效果，而且以鼻噴劑的形式使用，這使得患者的治療體驗更為方便。中國也在近期批準了S氯胺酮的使用。

S氯胺酮實際上是氯胺酮的一種手性分子，具體是右旋氯胺酮。氯胺酮是一種幾十年前就已經存在的麻醉藥物，但在過去的幾年里，研究表明氯胺酮可以迅速緩解抑鬱症症狀，特別是對於TRD患者，一次注射就可以維持一週之久的效果。更為重要的是，它能夠緩解自殺傾向，這是傳統治療方法難以實現的目標之一。

然而，儘管S氯胺酮聽起來似乎具有巨大的潛力，但它仍然存在一些問題。這種藥物並沒有經過優化，因此副作用相當嚴重。其中包括致幻傾向、精神分離的刺激效應以及成癮性。因此，儘管在醫院中使用氯胺酮作為治療TRD的工具是合理的，之前醫生也會對它進行off label use（標識外使用），但它不能被隨意作為商品銷售。即便是這種新上市的鼻噴劑，也需要在醫院里使用完，觀察兩三個小時才能走。這些副作用導致了目前氯胺酮只能是治療抑鬱症的二線用藥。

澎湃科技：能否介紹一下你的這項研究的背景以及開始的契機？為什麼你們選擇這個受體？

陳椰林：現在大家都知道氯胺酮抗抑鬱的機制不同於傳統藥物，但具體是什麼還不太清楚。如果能知道這個機制的話，尤其如果能夠將氯胺酮的抗抑鬱機制和副作用機制分離開的話，就有可能根據它來開發具有抗抑鬱活性，且副作用更小的藥物。我們這篇文章就告訴大家，它的抗抑鬱效果是通過GluN2A這種受體來的，而且這種受體並不介導氯胺酮的副作用效果。

穀氨酸受體是神經突觸里的一種結構。神經突觸將上一級神經元產生的電信號轉換到化學信號釋放出來，再將這個化學信號在下一級神經元上轉為電信號，這就是神經細胞之間進行信號傳遞的方式，是人腦的功能基礎。穀氨酸就是這裡面的化學信號，是最多的興奮型遞質，而穀氨酸受體被其激活，再將化學信號變成電信號。穀氨酸受體是一個很大的家族，這裡面有一個小的家族叫做NMDA型受體（NMDAR），裡面又分幾個不同的亞型，包括GluN2A，GluN2B，GluN2C等等。

之前的研究發現氯胺酮會抑製所有NMDA型受體，但具體是哪個亞型並不清楚。原來學界主要研究GluN2B這個亞型，並生產出針對這個靶點的選擇性抑製劑，但臨床效果並不好。

在這個背景下我們開展了這個研究，一開始我們只是想搞清楚GluN2A與氯胺酮抗抑鬱機制的關係。GluN2A是NMDAR中最重要的一個亞型，而且我們在前期實驗中發現它是有活性的，於是我們一開始就選擇它。

選擇GluN2A在我們看來是很自然的事，因為GluN2B的效果不好，而重要的GluN2A還沒有被檢驗，這是學界都知道的事。但是GluN2B已經有選擇性抑製劑面市，可以用於研究。GluN2A並沒有性能夠好的選擇性抑製劑，必須要使用基因敲除這種遺傳學方式才能研究。與選擇性抑製劑相比，基因敲除的工作量極大，花費很高。我的三個學生做了6年多才投稿，投稿又花了2年時間。

澎湃科技：你們具體是如何開展這項研究的？又是如何得出這個結論的？

陳椰林：我們是通過對比敲除掉GluN2A的小鼠與正常小鼠對氯胺酮的不同反應來證明GluN2A是抗抑鬱機制的關鍵受體亞型的。具體來說，首先我們發現沒有這一受體亞型的小鼠會直接表現出抗抑鬱的特性，而氯胺酮以及其它類似藥物的抗抑鬱機制相應地不起作用了。這說明氯胺酮需要有GluN2A存在才能有抗抑鬱活性。其次，我們意外發現在基因敲除小鼠身上使用氯胺酮後，其致幻等副作用還在，這就說明副作用機制不依賴GluN2A，這樣一來這兩種機制就被證明是分離的。

為了產生對照組，需要培育基因敲除的小鼠，這個過程週期長，工作量大。我給大家舉個例子。在通過基因工程獲得全局敲除（Global Knocked-Out）的小鼠之後，我們要將其與野生型（Wild Type）小鼠進行比較，但他們必須是同窩的後代。這就需要使用雜合子敲除小鼠進行繁育，再在他們的後代中進行比較。在他們的後代中只有1/4是野生型，還有1/4是敲除老鼠，這些是能用的。然後我們只從其中挑選雄鼠進行試驗。也就是一窩小鼠中只有1/4可用。其次，小鼠要培育到12周以上才能進行行為學的實驗，來判斷小鼠是否具有抑鬱症行為。這個週期非常長。這個過程要不斷重複，以保證我們研究框架中的各種變量得到探討，因此極其耗時耗錢耗力。

澎湃科技：學術領域對這項研究成果的看法如何？你認為下一步的研究方向會是什麼？

陳椰林：《自然》雜誌的審稿人認為這項研究很重要也很徹底。重要在於這項研究發現了氯胺酮的抗抑鬱機制確實與NMDAR有關，並指出了具體的亞型受體GluN2A；徹底在於，我們的論證方式非常有力且完整。

我們的研究糾正了以前的一些猜想，也提出了新的可能性。比如說，原先大家認為GluN2B是介導氯胺酮抗抑鬱機制的受體，雖然後來有研究發現其選擇性抑製劑在人身上效果不佳，但在小鼠身上卻能展現抗抑鬱活性，這在很長一段時間里給研究者帶來困惑。而我們的研究發現，小鼠身上通過GluN2B抑製劑展現的抗抑鬱活性，與我們敲除GluN2A基因所得到活性在機制上來講是完全不同的。這意味著它們雖然都表現出抗抑鬱效果，但它們介導的機制可能不是同一個。這些都需要進一步的研究，有助於我們進一步理解氯胺酮的抗抑鬱效果。

澎湃科技：這項研究成功分離了氯胺酮的抗抑鬱機制和副作用機制，為新藥物的研髮帶來希望。能否介紹一下你們在這方面的工作？

陳椰林：6年前，也就是這項研究開始的2年後，我們已經在篩選針對GluN2A靶點的小分子抑製劑，也已經得到了一批化合物。目前我們發現這些化合物在動物身上具有抗抑鬱的活性，但是沒有氯胺酮的幾個常見副作用。這也就有力的印證了我們理論的正確性。下一步我們希望能夠將這些化合物推向臨床實驗，研究它們在人類身上的效果是否也像預測的一樣優秀。

參考文獻：

https://www.nature.com/articles/s41593-023-01436-y