具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，在说明书中可能没有描述实际实施方式的所有特征。应该认识到，在任何这种实际实施方式的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多特定于实施方式的决定来实现开发者的特定目标，例如遵守系统相关约束和商业相关约束，这些约束可能在一个实施方式和另一个实施方式之间变化。而且应当理解，这种开发努力可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，仍然是设计、制造和制备的常规工作。

出于本公开的目的，本发明人将“疾病”定义为处于不同阶段的人类和兽医疾病和病症，从临床前阶段到晚期阶段，(包括疾病的症状和体征，包括疾病的前驱症状和其他表现)，和衰老(包括由于物理和化学因素，包括环境因素、毒素以及药物、食物和缺乏营养和维生素导致的加速衰老和疾病)。

出于本公开的目的，本发明人将“病症”定义为相对于个人潜力和目标的认知表现不佳，以及相对于个人潜力和目标的社交技能缺陷以及相对于个人潜力和目标的缺陷特殊感觉。

出于本公开的目的，本发明人将“治疗”定义为疾病和病症的治疗、预防和改善。

出于本公开的目的，本发明人将“结构修饰的阿片类药物”(SMO)，本公开之主题的组成，定义为从阿片类药物的结构修饰设计或衍生的新活性药物成分，包括阿片类药物合成的任何中间步骤中的分子的修饰。

为了本公开的目的，本发明人将“阿片类药物”定义为:与阿片受体结合的合成和天然药物，包括激动剂、部分激动剂和拮抗剂，包括阿片类药物对映体，特别是阿片类药物和阿片类药物对映体，其在发挥其它药理作用(例如，NMDAR调节)的剂量下具有最小或没有临床相关的阿片类药物激动剂活性，并且特别包括具有离子通道调节活性的对映体，特别包括N-甲基-D-天门冬氨酸受体(NMDAR)和其它离子通道的调节剂，并且特别包括阿片类药物和阿片类药物对映体，它们与其它神经系统(NS)受体和转运蛋白的作用具有最小或没有临床上相关的阿片类药物活性，包括导致诸如5-羟色胺、NE、DA、GABA的神经递质改变，或诸如BDNF的神经营养因子的改变，或诸如PD95、GluR1、突触蛋白、NMDAR1的突触蛋白改变的那些，并包括在NMDAR和一氧化氮路径上都具有作用的特别新的化合物。

如上所述，在本发明的一个方面，本发明人现在公开了通过修饰阿片类药物及其对映体的结构，可以设计和合成新的药物(在此称作结构修饰的阿片类药物或SMO)，这些新的药物具有独特的药代动力学(PK)并且具有潜在安全和有效治疗作用的药效(PD)性质，所述治疗作用包括对谷氨酸受体(包括NMDAR)的作用，以及包括对NMDAR亚型的不同作用，用于治疗和预防各种疾病和病症，包括用于改善认知和社交技能的药物。

在本发明的另一方面，阿片类药物或阿片类药物对映体的结构修饰可如下获得：(a)重新开始合成工艺；(b)在合成外消旋体或一种对映体期间的任何中间步骤处改变阿片类药物的合成工艺；或(c)在合成后改变阿片类药物或阿片类药物对映体的结构。

NMDAR可以是本文所述的SMO的潜在治疗靶点。在这点上，NMDAR越来越被认为是由遗传或环境因素，或遗传加环境(G+E)因素的组合引起的多种人类疾病的潜在治疗靶点。此外，如上所述，单一NMDAR拮抗剂/调节剂可能对与NMDAR功能障碍有关的多种疾病无效。然而，本发明人现在公开了新设计的分子(SMO)可以通过优先靶向选择细胞群、细胞位点、大脑区域、特定疾病、疾病阶段、病症和个体生命周期的特定时期来用于选定疾病和病症。可以针对药代动力学(PK)参数(例如达到选定脑区和/或选定CNS中的受体位点的最佳脂溶性)或可改变药物半衰期(包括在选定患者人群中的半衰期)的代谢参数的变化来优化所述SMO。此外，可以针对药效(PD)参数优化所述SMO，例如在选定的NMDAR结构域和位点(例如NMDAR的跨膜结构域和POP位点和/或NMDAR的胞外结构域和NO位点)处的作用。并且可以针对某些NMDAR亚型(例如NR1、NR2A-D、NR3A-B，如下详述)优化SMO，并且可能针对不同受体(不同于NMDAR)和转运蛋白的其它选择作用进行潜在优化，如下详述。

四聚体形式的NMDAR由3000个以上的氨基酸形成。蛋白质复合物被细胞外介质、细胞质和细胞膜包围[取决于NMDAR的区域/结构域：氨基末端结构域(AMT)，激动剂结合结构域(ABD)，跨膜结构域(TMD)，羧基末端结构域(CTD)]。这种四聚变构系统的复杂结构，以及它带来的多种变量，包括NMDAR亚基的变异，[NR1、NR2A-D、NR3A-B，由七个具有遗传和表观遗传差异的不同基因编码，包括选择性剪接变异体(NR1包含8种不同的剪接变异体同种型)和亚基的SNP]，使NMDAR成为多种疾病的潜在罪魁祸首和多种不同药物的靶点。在空间(大脑区域和回路以及神经元亚群和非神经元细胞，包括星形胶质细胞，甚至表达NMDAR的额外CNS细胞群)和时间(与年龄相关的)上，NMDAR和NMDAR亚型表达的差异，NMDAR在细胞膜上的位置(突触前和/或突触后和突触和/或突触外)，细胞膜上NMDAR的绝对数量(因患者和疾病和/或病症和在发育过程中以及患者的整个生命周期和疾病过程中而异)，在给定时间打开和关闭NMDA通道的数量，生理活动期间、病理活动期间和由毒素或药物引起的阻塞期间打开和关闭状态的时间，在生理条件、病理条件(包括质子和pH的调节作用，包括因长期接触激动剂/协同激动剂而脱敏，和包括对由Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、NO等介导的受体的影响，或在药物或毒素调节后，包括内源性毒素(例如，喹啉酸)或食物(例如富含多胺的食物、酒精)，包括过量的神经递质(例如，谷氨酸))下激活或失活后的通道保持打开或关闭状态的时间长度，其在特定的细胞膜区域、特定的神经元和星形细胞群以及大脑的特定区域(甚至额外的CNS)打开和关闭状态的不同影响，以及空间(在特定的大脑区域内，甚至在大脑外)、功能(在不同的细胞群内)和亚基的时间(年龄相关)变化，以及受体四聚体复合物上针对激动剂(谷氨酸/NMDA)、协同激动剂(甘氨酸和d-丝氨酸)和调节剂[(Mg和NO质子、Zn²⁺(阻断剂)和多胺(活化剂))]、药物(氨基糖苷类、顺铂)和毒素(软骨藻酸)和抗体(NMDAR脑炎)的结合位点的多样性，影响NMDAR活动(膜电位变化)的电事件的多样性和变异性，包括最小事件，及其生化病理和生理后果，以及由离子电流介导的事件(包括生化事件)，尤其是Ca²⁺，都可以受到新化学实体(SMO)的不同影响，新化学实体(SMO)是专门为调节NMDAR而设计和优化的，具有成为新药的潜力。

这些潜在的药物(SMO)可能在不同的细胞群体中具有不同的作用(包括调节某些中间神经元的抑制功能，所述中间神经元可能是高活性的或低活性的，并且在诸如抑郁症或不宁腿综合征之类的疾病和诸如神经发育性疾病或神经退行性之类的其它疾病中起作用)，和基于个体间遗传决定的受体变异的不同作用，或在某些环境因素(G+E)存在下生理和病理状态的变化(神经发育性疾病)或简单易患某些疾病，受体分子结构的变异以及最终病理条件(人类疾病，包括CVS退行性疾病，包括由环境因素(毒素)引起的那些，医疗和老化或甚至食品，例如富含多胺的食品或酒精或缺乏某些营养素和维生素)下NMDAR的失调和损伤，其膜电位、生化反应(包括酶级联和信号级联(如Ras-ERK))及其结果发生改变，由通过NMDA受体孔的改变的离子电流(包括Ca²⁺)触发。这些都是突出NMDAR在生理和病理状态下的多重作用和复杂性的因素，而且也是它们成为新的安全和有效药物的可行治疗靶点的重要性和潜力，特别是具有独特的PK和PD特性的新药物，它们可以是选择性的或简单地更安全的和/或对特定疾病更有效(HansenKB，YiF，Perszyk RE，Furukawa H，Wollmuth LP，GibbAJ，Traynelis SF。NMDA受体的结构、功能和变构调节(Structure,function,andallosteric modulation of NMDA receptors)，J Gen Physiol,2018年8月6日；150(8)：1081-110 5。doi:10.1085/jgp.201812032。Epub 2018年7月23.评论)。

通道孔阻断剂

不同NMDAR阻断剂/调节剂之间的非常细微结构差异，包括作用于NMDAR的相同结构域(跨膜结构域)和位点(PCP位点)的药物之间的结构差异，例如金刚烷胺和美金刚或PCP和氯胺酮，可能会改变它们的药代动力学(PK)及其药效学(PD)特性，包括在受体亚型处的不同活性，因此新型药物(包括药物SMO、与阿片类药物和阿片类药物对映体相比具有相似但不相同的化学结构的药物)可能为选定疾病或病症以及选定患者群体提供潜在优势。这些优点(或缺点)甚至可能源于非常相似的分子内细微的结构差异。这些结构分子修饰可能导致PK和PD的变化(从而改变例如对上述任何NMDAR变量的影响)，从而导致可能对患者亚群有利的影响。

金刚烷胺被FDA批准用于帕金森病，而美金刚在结构上与金刚烷胺非常相似，但对NR1-NR2BNMDAR亚型的亲和力高于NR1-NR2A亚型，被FDA 批准用于阿尔茨海默病(仅限晚期和后期)；FDA批准右美沙芬(与奎尼定联合使用，以抵消由于其极短的半衰期而产生的PK缺陷)用于继发于假性延髓麻痹的情绪不稳定患者；氯胺酮被批准用作麻醉剂，目前在美国的许多专科诊所(包括附属于哈佛医学院的诊所)用于治疗抑郁症。氯胺酮的左旋对映体艾氯胺酮(esketamine)最近获得FDA批准用于治疗抑郁症。所有这些药物都被认为通过NMDAR对功能失调、过度活跃的受体的调节，对上面列出的非常特定的疾病和病症发挥了治疗作用。尽管它们在NMDAR的共同结构域和位点(跨膜结构域和PCP位点)的假定作用具有相似的微摩尔亲和力，但这些药物显示出不同的PK和PD特征，这对于结构非常相似的药物也是如此，诸如美金刚和金刚烷胺或PCP和氯胺酮。这些PK/PD差异可能解释了它们对一种而非另一种疾病或与NMDAR功能障碍相关的适应症的选择有效性，包括在相同疾病的特定阶段而不是其他阶段的有效性，如美金刚用于治疗阿尔茨海默病。

此外，在目前临床使用的NMDAR拮抗剂中(金刚烷胺治疗帕金森病，美金刚治疗阿尔茨海默病，右美沙芬治疗假性延髓麻痹，氯胺酮用于麻醉和抑郁症)——所有这些似乎都在NMDAR内通道的同一位点(或彼此靠近)起作用，靠近Mg²⁺位点，在所谓的PCP位点，位于NMDAR的跨膜部分内，在微摩尔范围内具有相似的亲和力-适应症差异很大。虽然功能障碍的NMDAR可能存在于多种疾病中，包括上面引用的疾病和国际专利申请号PCT/US2018/016159中列出的疾病，但功能障碍的程度、细胞膜上的NMDAR位置、细胞类型、在特定细胞群体以及回路和大脑区域中(或上面列出的任何变量)在不同疾病之间可能存在很大差异，并且可能受到不同药物的不同影响；即使在相同的适应症内，疾病的阶段也可能决定相同药物的有效性或无效性(如上所述，美金刚被批准用于中度和重度阿尔茨海默病，但未显示对轻度阿尔茨海默病的有效性)。此外，金刚烷胺和美金刚在结构上非常相似，但它们的适应症和作用不同。同样，源自氯胺酮的PCP分子的修饰以及这两种药物在“捕获、起效、抵消”方面的差异决定了氯胺酮的临床实用性以及PCP缺乏临床适应症和毒性(Zanos P,MoaddelR,Morris PJ,Riggs LM,Highland JN,Georgiou P,Pereira EFR,Albuquerque EX,ThomasCJ,Zarate CA Jr,Gould TD.氯胺酮和氯胺酮代谢物药理学：对治疗机制的洞察(Ketamineand Ketamine Metabolite Pharmacology:Insights into Therapeutic Mechanisms)，Pharmacol Rev.2018年7月；70(3):621-660)。

因此，NMDAR复合物不仅可以受到作用于受体不同结合位点的药物的不同影响，而且还可以受到作用于推定的相同位点(PCP位点)或与其邻近并具有相似但不完全相同的机制和亲和力(特定NMOAR亚型的起始/偏移/捕获的差异和不同的亲和力)的位点的药物的不同影响。

这一前提强调了在发现新的NMDAR拮抗剂领域中的巨大潜力，因为新分子特有的PK和PD特性将导致对细胞的不同作用和影响。因此，这些作用和影响(例如，在NMDAR处阻断/调节作用)，包括它们的机制(例如，非竞争性)，可能证明有益于靶向特定的疾病和疾病阶段。此外，本发明人公开的某些新药物(SMO)可能在不同于NMDAR的位点发挥其它作用，如右美沙酮的情况，并且这些作用也可能有益于特定的疾病和患者(右美沙酮的“其他影响”详述如下，作为SMO的潜在“其他影响”的实例)。

阿片类药物家族中选定药物对NMDAR调节的潜力

正如发明人在专利申请第PCT/US2018/016159号中所公开的，选择的阿片类药物及其对映体具有NMDAR调节作用，并且可能针对与NMDAR功能障碍相关的特定疾病和病症。右美沙芬，外消旋体-消旋甲啡烷的d异构体，是目前唯一具有NMDAR阻断作用和弱或临床上可忽略的阿片能(opioidergic)活性的阿片类对映体的实例，其被FDA批准与奎尼丁联合用于特定的神经系统适应症，治疗假性延髓麻痹的情绪不稳定。右美沙芬与奎尼丁(一种具有以下详述的几个缺点的药物)联合用于非常特定的适应症(假性延髓麻痹的情绪不稳定)的开发和批准是特定NMDAR调节剂对特定适应症的临床有用性的一个实例，强调对具有临床耐受NMDAR调节作用以及有利的PK和PD特征的药物库的未满足需求，以针对特定疾病。合成的阿片类药物已被设计和合成用于优化阿片受体的靶向。通过修饰选择的阿片类药物的结构，本发明人现在首次优化阿片类药物的结构以靶向NMDAR和NMDAR亚型。为了避免或最小化由阿片受体介导的阿片能药物的作用，先前已选择开发具有很少或没有阿片活性的阿片对映体作为NMDAR拮抗剂(参见美国专利第6,008,258号；美国专利第9,468,611号；国际专利申请第PCT/US2018/016159号)。虽然阿片类药物效应似乎是立体特异性的，但NMDAR阻断效应通常不是立体特异性的，因此可以选择较少阿片能的对映体，作为针对特定疾病的新型潜在NMDAR调节剂。阿片类药物与阿片类拮抗剂的组合也被提议用于具有NMDAR拮抗作用的阿片能药物，例如左啡诺(国际专利申请第PCT/US2018/016159号)，以阻断阿片类药物的作用，同时保持NMDAR的调节作用。虽然选择的阿片类药物和阿片类对映体药物可能会针对由NMDAR功能障碍引起的疾病，但其结构的新修改(如本申请中针对SMO提出的)将可能产生新的分子实体，这些实体保持某些NMDAR调节特性，同时显示出有利的PK参数(例如，增强的脂溶性或有利的代谢参数)和PD参数(例如，NMDAR处的SAR的优化)，这对于特定疾病、病症和/或患者群体是有利的。

如先前在本发明人的国际专利申请第PCT/US2018/016159号中公开的，右美沙芬的半衰期非常短，当作为单一药物使用时，可能对许多疾病和患者亚群无效。然而，右美沙芬与奎尼丁联合使用可避免单独使用右美沙芬非常短的半衰期，并发现对假性延髓麻痹有效(Ahmed A.等，假性延髓影响：流行和管理。治疗和临床风险管理(Pseudobulbar affect:prevalence and management.Therapeutics and Clinical Risk Management)2013；9：483-489)。因此，美国食品和药物管理局(FDA)已批准右美沙芬HBr和硫酸奎尼丁20mg/10mg胶囊(Avanir Pharmaceuticals,Inc)作为假性延髓影响(PBA)的第一种治疗方法。不幸的是，奎尼丁具有心律失常和血小板减少症的潜在的致命风险，这使得成为进一步开发其他疾病治疗的弱候选者。此外，右美沙芬具有活性代谢物，并受CYP2D6基因多态性的影响，导致人群中的药代动力学和反应发生变化(Zhou SF.人细胞色素P4502D6的多态性及其临床意义：第11部分(Polymorphism of human cytochrome P450 2D6 andits clinical significance:part II)，Clin Pharmacokinet.,48:761-804,2009)。与右美沙酮相比，以及与具有NMDAR拮抗作用的其衍生物相比，以及与国际专利申请第PCT/US2018/016159号中公开的其他阿片类药物及其衍生物相比，这些都是缺点，包括本申请中公开的SMO，包括结构修饰的右美沙芬分子：右美沙芬分子的修饰，类似于下面概述的SMO的修饰，可能会改变其PK和PD特征，并使新的修饰药物对于选定病症是安全有效的。

如上所述，本发明人已经使用外消旋美沙酮及其异构体，特别是右美沙酮进行临床前(体外和体内)和临床开发工作超过二十年。右美沙酮[d-美沙酮；(+)-美沙酮)；S-美沙酮]是外消旋体dl-美沙酮(美沙酮)的两种阿片类对映体之一。美沙酮外消旋体dl-美沙酮在临床上用于治疗疼痛和阿片类药物成瘾已超过60年。右美沙酮是一种新型NMDA拮抗剂，目前正在开发多种临床适应症，具有临床上可忽略不计的阿片类药物作用以及有利的PK和PD特征，正如发明人在1期临床研究中发现的(Bernstein G,Davis K,Mills C,Wang L,McDonnell M,Oldenhof J,Inturrisi C,Manfredi PL,Vitolo OV.D-美沙酮，一种新型N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂，其在健康、未接受阿片类药物的个体中的安全性和药代动力学特征的表征：两个一期研究的结果(Characterization of the Safety andPharmacokinetic Profile of D-Methadone,a Novel N-Methyl-D-Aspartate ReceptorAntagonist in Healthy,Opioid-Naive Subjects:Results of Two Phase 1Studies)，JClin Psychopharmacol.2019年5月/6月；39(3):226-237)以及国际专利申请第PCT/US2018/016159号中公开的信息。虽然右美沙酮可能证明其本身可用于治疗一种或多种疾病，但本申请中公开的右美沙酮分子的一种或多种结构修饰和其他选择的阿片类药物的结构修饰(SMO)可能使所得的新化学实体的PK/PD参数更适合特定疾病和病症，并与右美沙酮和其他可用的NMDAR拮抗剂相比提供PK和PD优势，并且可能用于不同的患者群体和用于选择的疾病。

包括谷氨酸兴奋性毒性的NMDAR功能障碍

兴奋性毒性是由过量的细胞外谷氨酸(主要的兴奋性氨基酸)引起的细胞损伤，导致NMDAR(和其他离子型谷氨酸激活的膜受体，例如AMPA受体和红藻氨酸受体)的过度激活。重要的是，如果NMDAR不是被谷氨酸过度刺激，而是被例如内源性毒素(如喹啉酸)或外源性毒素(氨基糖苷类毒性是NMDAR过度刺激的一个实例，它有助于损害选定的细胞群、内耳毛细胞，并因此导致生理性谷氨酸水平的毛细胞丢失和耳聋；膳食多胺也可能导致NMDAR过度刺激)过度刺激，那么在正常谷氨酸水平存在的情况下也可能发生NMDAR过度激活。其他毒素，包括自身抗体，如在NMDAR脑炎中的情况下，可能会在存在生理性谷氨酸水平的情况下导致NMDAR过度刺激，并可能在选定的神经元群和神经元回路中引起毒性，并在正常和/或遗传易感患者中引起疾病。当考虑到NMDAR的功能障碍与多种疾病有关时，需要考虑这一点。即使疾病显然是由遗传性或散发性基因突变引起的，细胞损伤的机制也可能是NMDAR的过度激活，即使是在生理性谷氨酸水平的情况下。因此，SMO可能代表多种疾病的潜在治疗方法，并且选定的SMO可能对某种遗传疾病和/或由环境因素引起的疾病(例如，由暴露于毒素引起的疾病，包括药物治疗，甚至因缺乏特定营养素而引起的疾病)或可能更常见的是由遗传因素(NMDAR毒性倾向)+环境因素(毒素或缺乏特定营养素)引起的疾病(因此属于上述G+E范式)具有选择性。

在最温和的形式中，由过量谷氨酸或其他原因引起的NMDAR过度激活可能仅限于暂时性突触功能障碍或树突缺失或其他轻微异常(例如，树突修剪缺陷)，这可能代表可逆的病症。这种可逆NMDAR相关毒性的概念对于诸如神经元群体的正常衰老的病症以及诸如抑郁症、ADHD、PTSD、焦虑症(包括SAD、RLS、暂时性认知障碍)的疾病和病症和许多其他疾病和病症(其中神经元不可逆转的损伤或死亡，虽然可能以严重形式存在，但可能不是驱动因素)具有重要的治疗和预防意义。在这些疾病中，神经元功能或神经元回路的改变占主要发病机制，而不是实际神经元丢失显得更为突出的疾病(例如阿尔茨海默病、帕金森病、ALS等)。如上所述，即使是潜在的“可逆”NMDAR相关的毒性也可能会引发具有不可逆神经元损伤和死亡的细胞凋亡级联反应，例如在多种神经发育和神经退行性疾病中，强调了NMDAR调节剂在疾病和病症的二级预防中的潜力。

在经典的兴奋毒性范式中，在诸如创伤和缺血等急性情况下，突然释放过量谷氨酸会导致周围组织兴奋性毒性，并放大主要事件引起的急性坏死和细胞死亡。谷氨酸是最重要的兴奋性神经递质，负责神经元之间超过90％的兴奋性通讯。谷氨酸主要在细胞内，在那里它被内化为突触泡。大脑含有大约10mMol的细胞内谷氨酸和0.6微摩尔的细胞外谷氨酸。兴奋性神经元通讯期间的生理细胞外浓度可能高达1mM，但这种高细胞外浓度在生理条件下仅持续几毫秒。NMDAR的激活——通道的打开——在生理条件下由谷氨酸触发，持续时间比谷氨酸的脉冲刺激持续时间更长，为数十毫秒到数百毫秒。换句话说，NMDAR通道保持开放的时间比细胞外谷氨酸衰减到静息水平所需的时间更长。如果长时间暴露，细胞外谷氨酸的毒性细胞外浓度可低至2-4μM，并且因此静息突触生理浓度(0.6μM)接近对细胞有毒的浓度，而细胞内谷氨酸的“储备”非常高(10mM)。在谷氨酸过度释放(兴奋性毒性)的情况下，这种非常高的细胞内谷氨酸含量对周围神经元造成损害的可能性很高。如上所述，当脑谷氨酸处于生理水平时，NMDAR也可能过度活跃，并且因此当谷氨酸处于生理浓度时，NMDAR阻断剂和调节剂也可以起到治疗作用，而NMDAR因谷氨酸过多之外的原因(例如，选择的毒素)而失调。

谷氨酸介导的生理神经元活动干预许多感觉、运动和关联生理神经元通路，因此对正常的NS功能至关重要，包括感觉(包括特殊感觉，如视觉、听觉、嗅觉和味觉)和运动活动。此外，通过干预由NMDAR和其他离子型谷氨酸受体(AMPA 和红藻氨酸受体)介导的神经元可塑性，谷氨酸对于LTP、LTD、经验决定的突触细化是必不可少的，这对于适当的发育，并且因此对于记忆形成、学习、情绪调整和最终的思维和行为是必不可少的。最后，通过影响神经元活动和存活，例如通过调节BDNF或调节突触蛋白，如本发明人先前所示，或通过其他机制，NMDAR还可能不仅影响神经系统的功能、营养和衰老，还会影响所有器官和系统的营养和衰老，因为适当的神经元功能通过神经支配影响所有其他组织、器官和系统的功能、营养和老化。此外，NMDAR还具有以下重要功能：额外的CNS细胞(Jie Du,Xiao-Hui Li,Yuan-Jian Li.外周器官中的谷氨酸：生物学和药理学(Glutamate in peripheral organs:Biology and pharmacology)，European Journal of Pharmacology,784(2016)42-48)对治疗非神经系统细胞中NMDAR功能障碍继发的疾病有影响。具有很少或没有CNS渗透的新分子(在本公开的情况下，新SMO)的有意设计，例如不能穿过血脑屏障并因此没有潜在的CNS效应的极化或更大的分子，可能有利于开发用于治疗由CNS以外的NMDAR功能障碍引起的疾病的新药。

本发明人进行了证实视网膜上皮色素细胞上存在NMDAR的实验。然后，本发明人证明了这些细胞对谷氨酸盐诱导的毒性和由来自炎症介质的毒性的敏感性，最后本发明人示出了NMDAR调节剂右美沙酮防止了这些细胞中的毒性(参见下面的实施例部分)。这些新的数据强调了SMO用于治疗源自位于CNS外部的机能障碍性NMDAR的疾病的可能性。

NMDAR是一种正变构系统，其需要激动剂(谷氨酸)和协同激动剂(甘氨酸或d-丝氨酸)、调节因子(如Zn+、NO、质子(pH)、多胺以及调节生理通道阻断剂(Mg²⁺)的贡献)平衡结合才能正常发挥作用。

NMDAR四聚体复合物由七种不同的蛋白质亚型组装而成。NR1是强制性的并且是膜表达所必需的；NR2 A-D和NR3 A-B是其他亚型。这七种蛋白质由七种不同的基因编码，这七种不同的基因具有不同的表达，取决于区域(不同大脑区域、神经元群体、神经元回路的不同NMDA亚型)和时间因素(例如，NR3A表达在年轻时相对较高，成年后降低，而NR3B的表达随着发育而逐渐增加。NR1蛋白在不同年龄间波动不大；NR2A和NR2B在不同发育阶段也表现出差异表达)。此外，NR2B在额外的突触位置可能更为突出，因此它的存在可能使细胞更容易受到兴奋性毒性的影响(美金刚优先阻断这种受体亚型，NR1-NR2B复合物，可能使这种药物特别适合预防某些疾病中的兴奋性毒性)。与NR1-NR2A和NR1-NR2B以及三异四聚体NR1-NR2A-NR2B复合物(需要电压门控排出Mg²⁺以激活(通道孔的打开)，通过AMPAR介导)相比，表达NR2C和NR2D以及NR3A和NR3B的NMDAR可能对镁阻断更具抵抗力，因此即使当神经元处于超极化状态时也可能是活跃的(开放通道)。NR3 NMDAR亚型对镁阻断具有抗性并且对Ca²⁺的渗透性较低，可在最小突触事件期间进行干预并影响树突蛋白的调节并因此影响突触可塑性。此外，仅需要甘氨酸来激活NR3 NMDAR，而谷氨酸和NMDA不作为这些受体的激动剂，因此，尽管由于与其他NMDAR亚型的结构相似，仍被归类在NMDAR中，但携带MR3的受体在功能上是不同的，因为它们缺乏NMDA的活化、对Mg²⁺阻断的抗性和对Ca²⁺的相对不渗透性。此外，与阻断含有NR2亚基的通道的活性相比，MK-801和美金刚在NR3A-B处的活性较低(Chian-Ming Low and Karen Siaw-Ling Wee，New Insights into the Not-So-New NR3Subunits of N-Methyl-D-aspartate Receptor:Localization,Structure,andFunction.Mol Pharmacol 78:1-1 1,2010)。虽然大多数SMO更有可能与NR2亚基一起作用于NMDAR，但也有可能选择的SMO可能会改为靶向具有NR3A-B亚基或混合的NR1-NR2/NR3三异四聚体亚型的NMDAR，因此它们可能有助于定义N3A-B受体亚型在疾病中的作用以及作为SMO治疗靶点的作用。

因为NMDAR的广泛存在及其在几乎所有生理性NS活动(以及许多额外的神经系统活动)中的重要作用，所以竞争性激动剂和协同激动剂对正常生理活动的干扰太强和/或太广泛和太不可预测也就不足为奇了，并且由于副作用，临床上不能耐受。竞争性激动剂和协同激动剂应具有无法预测和调整(调节)以治疗特定疾病的NMDAR效应也就不足为奇了。高亲和力NMDA通道阻断剂也不太适合作为治疗剂，因为它们有可能被困在通道内并导致持续阻断，从而导致严重的副作用。设计药物MK-801(地佐环平)可能会导致昏迷；非法药物苯环己哌啶(PCP；“天使粉”)会引起幻觉。氯胺酮是FDA批准的一种源自PCP的麻醉剂，是一种低亲和力的NMDAR非竞争性拮抗剂，与地佐环平和PCP相比，具有更快的“解离率(off rate)”，从而导致更少的“捕获”；然而，氯胺酮可能在麻醉适应症或特定精神病适应症之外的临床耐受性通道内停留时间过长。事实上，氯胺酮决定了镇静和解离等临床效果，这对麻醉适应症可能是有利的(与用于抑郁症的剂量相比，用于麻醉的氯胺酮剂量更高)。然而，当适应症是重度抑郁症而不是麻醉时，这些氯胺酮作用(镇静和解离)仍然是不需要的；在选定情况下，例如，严重的抗药性抑郁症、镇静和分离(dissociation)可能是可接受的副作用，如鼻内注射艾氯胺酮，寿命较短，最近被FDA批准用于某些抑郁症患者。一旦NMDAR拮抗剂/调节剂与受体内的靶结合位点结合，它就会在此后不久被释放——不会被困在NMDAR复合物的孔中，并且因此这种释放应该在合理的时间内发生——“偏移率”(偏移)-否则它会在通道内停留太久并干扰生理活动(学习、记忆形成等)并导致镇静和拟精神病副作用。MK-801、PCP和氯胺酮以递减的速率“被捕获”：100％MK-801、98％PCP和86％氯胺酮(Zanos等人，2018年)。NMDAR拮抗剂进入开放通道的时机也是一个需要考虑的问题：当通道在正常阶段性生理活动期间仅开放几毫秒时，例如在记忆形成和学习期间的LTP，最好是药物不应该进入开放通道，所以“开启率”(开始)，即药物进入开放通道所需的时间，应该接近1秒(数百毫秒)而不是几十毫秒生理活动的时间。因此，NMDAR调节剂对于“开启率”-开始–[不应该太快(副作用)或太慢(无效)]和“偏移”-偏移-[也不应该太快(无效，如镁阻断)或太慢(副作用，MK-801和PCP型阻断)]应当具有较窄的窗口。其他因素也可能起作用，诸如剂量和血清药物水平(例如用于麻醉和抑郁症的氯胺酮的不同剂量)以及临床适应症和同一临床适应症内的疾病阶段(例如，美金刚对中度和晚期阿尔茨海默病有效，但对轻度阿尔茨海默病无效)。用于麻醉的较高剂量的氯胺酮和用于抑郁症的较低剂量的氯胺酮是同一药物针对不同适应症的不同临床用途的一个实例，即使在狭窄的治疗窗内也是如此。另一种不太常见的窄治疗窗形式可能不是指剂量，而是指疾病阶段：虽然美金刚的NMDA受体阻断特性-其开启率为1秒，其偏移率接近5秒-可能会导致该药物用于中度至重度阿尔茨海默氏症，但发现其作用对轻度阿尔茨海默氏症无效，在轻度阿尔茨海默氏症中，起效和抵消作用略有不同的药物可能反而有效。

理想的NMDAR调节剂候选者很可能是针对不同疾病的不同药物，甚至针对同一疾病的不同阶段的不同药物，也可能因特定的患者亚群和患者的年龄而异。通过提供不同的PK和PD特征，每种新型SMO药物可能为特定疾病和病症以及患者群体提供优势。更多的亲脂性药物可能优先靶向更难达到的NMDAR，例如超级复合物的那些部分(见下文)，因此在本申请公开的SMO中，三卤化合物或氟代衍生物可能对某些疾病特别有利或超级复合物受到影响的患者亚群。从新药开发的初始阶段开始，从设计新颖独特的化学式开始，除其他特征外，还必须考虑药物极性和穿越血脑屏障(BBB)的分子大小和选定脑区的优先靶向和NMDAR的特定SAR(这可以在下面讨论和描述为“具有NMDAR调节活性的结构修饰的阿片类药物的设计、分子建模、合成和测试”的新设计化合物库中看到)，因此为特定SMO选择特定适应症可能会变得越来越明确。

具有NMDAR调节活性的结构修饰的阿片类药物的设计、分子建模、合成和测试

为了优化SMO的化学结构，用于它们在NMDAR上的活性，包括对NMDAR亚型的差异活性，这些NMDAR亚型可能被优先调节或阻断，以针对由功能障碍的NMDAR触发、维持或恶化的特定疾病和病症，本发明人设计了第一组SMO，新的化学实体，它们与NMDAR的结构活性关系(SAR)基于选定阿片类药物的已知NMDAR亲和力和对新设计的SMO进行的计算机模拟测试(in-silico testing)而被优化。除了与NMDAR的SAR相关的PD参数之外，对于PK参数，例如增强的脂溶性，对SMO进行了优化。在SMO的设计中也考虑了NMDAR嵌段潜在附加位点的新机制，例如，对于阿片类药物和阿片类对映体的硝基衍生物，尤其是右美沙酮的硝基衍生物：如申请中详述，SMO硝基衍生物可能通过与NMDA 受体的氨基末端结构域连接而具有额外的NMDA调节作用。本发明人然后继续在新的计算模型中测试这些化合物对NMDAR的推定PCP结合位点的亲和性，该模型是专门开发的NMDAR跨膜结构域(计算机静态+动态建模)。计算机模拟排名(静态和动态)除了通过确定假定的配体/受体亲和力来直接选择SMO之外，这有助于确定指定用于进一步测试的SMO的合成的优先级，还生成关于SAR的信息，从而也有助于设计针对NMDAR通道阻塞活动优化的其他SMO。

不同的亲脂性梯度将决定与CNS NMDAR的不同结合，这些CNS NMDAR可能或多或少可及，例如，作为超级复合物一部分的NMDAR可能不太容易接近亲脂性分子。值得注意的是，右美沙酮在抑郁症大鼠模型中增加了PD95水平(如下详述，并在图4B中)；PD95蛋白对于包含NMDAR的超级复合物的形成至关重要。本发明人还设计了不跨过BBB的化合物，用于靶向外周NMDAR，同时有目的地保留位于CNS中的NMDAR；这些化合物将针对临床适应症进行测试，其中功能失调的NMDAR主要位于CNS之外。除了亲脂性梯度，SMO的分子量、合成可行性和推定的稳定性，都在这些新分子(SMO)的设计和针对选择性NMDAR活性优化的新临床安全SMO的开发计划中得到考虑。

如上所述，在整个申请中，SMO的一个子集被设计为引入硝酸酯基团，从而产生硝基SMO，以便通过半胱氨酸残基N端(或NMDAR的细胞外氨基结构域)上的巯基的S-亚硝基化来潜在地调节NMDA受体活性。如上所述，这可能会导致细胞外结构域中NMDAR开放通道的水平上的不同PD效应，而不仅仅是在可能是右美沙酮和其他非硝基SMO的情况的NMDAR的跨膜域中。亚硝基化还可以提供针对上述申请中所述的活性氮物质(RNS)的保护，从而提供额外的细胞保护手段，除了对NMDAR的开放通道的作用，从而提供额外的治疗特性。

一旦完成了根据计算机模拟结果选择的SMO的合成工作，来自不同组SMO的电生理学研究的结果，除了通知每种化合物的NMDAR阻断活性，包括对NMDAR亚型的不同亲和力，也将提供对额外新试剂的SAR的额外了解，以便通过进一步修饰与NMDAR阻断最相关的SMO分子的片段来设计NMDAR阻断剂的后续世代。

氟代-衍生物、硝基-衍生物和氟-硝基-衍生物以及氘代氟代-衍生物、氘代硝基-衍生物和氘代氟代-硝基-衍生物对于与NMDAR的SAR的优化是特别感兴趣的，因为它们具有改善PK参数(特别是对于氟代衍生物)的潜力，并且由于附加的NMDAR调节机制和防止RNS细胞损伤(特别是对于硝基衍生物)。本发明人已经表明，选择的氘代右美沙酮分子可以优先作用于选择的NMDAR受体亚型(GLUN1-GLUN2B四聚体)，并且右美沙酮增加了PD95，PD95是含有NMDAR的处于突触后密度的超复合物的基本组分。本发明人还表明，右美沙酮在体内增加GluR1(图4B)，并且在体外增加NMDAR1的mRNA(图10)。因此，两种受体AMPAR和NMDAR的表达可能被右美沙酮调节。除了氟代-衍生物，硝基-衍生物和氟-硝基-衍生物之外，通过氘代与氟代和硝基-衍生物结合而获得的分子对于本公开特别有意义。

除了对右美沙酮的广泛研究外，本公开还通过在新开发的NMDAR跨膜结构域的特设分子模型中表征这些化合物的NMDAR亲和力，并通过设计这些阿片类药物的结构修饰，然后进行进一步的计算机模拟测试，然后继续进行上述用于右美沙酮的开发计划(进一步的计算机模拟测试，改进了SAR的定义、分子的合成、电生理测试、体外和体内测试，并再次改进了SAR的定义和额外新分子的设计)。

通常，下面的式(以下式I-VII)是与本发明有关的新设计的化合物的实例。这些化合物如下：

结构类似于右美沙酮的式I化合物：

其中R₁选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₁选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₂选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₂是氢，氘或选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₃是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；

R₄是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；以及n为1-4。

结构类似于左丙氧芬的式II化合物：

其中R₁选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₁选自由芳基或杂环基组成的组，其中任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₂选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₂是氢，氘或选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₃是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；

R₄是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；以及n为1-4。

结构类似于右旋异美沙酮的式III化合物：

其中R₁选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₁选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₂选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₂是氢，氘或选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₃是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；

R₄是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；以及n为1-4。

结构类似于左吗拉胺的式IV化合物：

其中NR₁R₂任选地通过C₃-C₁₂环烷基或杂环基环化，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

如果NR₁R₂不是环化的，则R₁选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；R₂是氢，氘或选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₁选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₂选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₃是氢；或选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

NR₄R₅任选地通过C₃-C₁₂环烷基或杂环基环化，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

如果NR₁R₂不是环化的，则R₁选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；R₂是氢，氘或选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；以及

n为1-4。

结构类似于N-甲基-右美沙酮的式V化合物：

其中R₁选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₁选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

AR₂选自由芳基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₂是氢，氘或选自由烷基，芳基，C₃-C₁₂环烷基或杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₃是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；

R₄是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；

R₅是在一个或多个位置任选地被氘，卤素，羟基，烷氧基，硝酸酯取代的烷基；

X^-是氮-反离子；以及

n为1-4。

结构类似于左啡诺的式VI化合物：

其中R₁是氢，氘，卤素，羟基，硝基，硝酸酯或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₂是氢，氘，卤素，羟基，硝基，硝酸酯或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₃是氢，氘，卤素，羟基，硝基，硝酸酯或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；以及

R₄是氢或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代。

结构类似于右美沙芬或右啡烷的式VII化合物：

其中R₁是氢，硝酸酯或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₂是氢，氘，卤素，羟基，硝基，硝酸酯或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₃是氢，氘，卤素，羟基，硝基，硝酸酯或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；

R₄是氢，氘，卤素，羟基，硝基，硝酸酯或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代；以及

R₅是氢或选自由烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基组成的组，它们中的任何一个任选地在一个或多个位置被氘，卤素，烷基，羟基，烷氧基，芳基，芳氧基，杂环基，硝基，硝酸酯取代。

另外，对于所有的SMO，包括上面用式I-VII列出的那些和对于所有列出的取代，硝酸酯取代是相关的，特别是当与氘代取代和/或卤素取代相关时。

表1a:在封闭NMDAR的NR1-NR2B亚型的跨膜结构域的生物信息学分子模型中测试的第一组设计的SMO的列表

表1b:在封闭NMDAR的NR1-NR2B亚型跨膜结构域的计算机模拟分子模型中测试的第二组设计的SMO的列表

在设计这些分子之后，接下来的步骤是在计算机模拟中测试这些设计分子以选择最佳候选者(特别开发的新型分子模型的详细信息和测试结果在下面标记为“结合至NMDA受体GluN1-GluN2B四聚体亚型在其封闭状态下的跨膜位点的选择性SMO的分子建模研究”的部分中讨论)，以及选定分子的合成，然后是对NMDAR活性进行更先进和特异的体外和体内测试，包括对NMDAR进行电生理测试以表征相对亲和力(其方法在国际专利申请号PCT/US2018/016159中有所描述)和阻断机制的测试(例如，具有非竞争性阻断作用的药物可能更安全、更有效，因为它们在NMDAR功能障碍位点而不是在具有生理活性的位点有选择性作用)。本发明人已经开始在体外验证兴奋性毒性保护，并且正在体外实验模型中评估选择的SMO的安全性和活性。最后，在进入临床开发阶段后，本发明人将在人体试验中确认耐受性和有效性，首先在健康志愿者中，然后在患有特定疾病和病症的患者中，正如本发明人在右美沙酮项目中所做的那样，目前在治疗抵抗性抑郁症和RLS的2期临床开发中。

结合至NMDA受体GluN1-GluN2B四聚体亚型在其封闭状态下的跨膜位点的选择性 SMO的分子建模研究

直到最近，由于NMDAR的跨膜蛋白的表达和纯化方面的技术限制，NMDAR的跨膜结构域的结构还没有在原子水平上进行表征。2014年，Gouaux及其同事通过X射线晶体学解析了非洲爪蟾GluN1-GluN2B NMDA受体的结构(Lee，Lu等人，2014年)。该结构是在部分激动剂Ro25-6981和离子通道阻断剂MK-801存在下获得的，代表NMDAR的关闭状态。鉴于该结构与人类序列的高度相似性，本发明人使用由蛋白质数据库(PDB)代码4TLM鉴定的结构作为本发明人计算研究的起点。本发明人研究了表2c中所示的以下药物：(a)推定的NMDAR拮抗剂：左吗拉胺、d-异美沙酮、左丙氧芬、N-甲基d-美沙酮；(b)右美沙酮，一种成熟的NMDAR拮抗剂，目前正在临床开发中用于多种适应症；(c)具有已知的亲和力和已知的临床效果的阳性对照(氯胺酮、美金刚、右美沙芬、金刚烷胺、MK-801、PCP)作用于跨膜结构域的PCP位点的所有已知的NMDA开放通道阻断剂；前四种药物已用于临床，而PCP是I级药物，MK-801是一种高亲和力拮抗剂，具有严重的副作用，阻碍了其临床使用；(d)吗啡是一种NMDAR活性可忽略不计的药物，也作为阴性对照进行了测试。如表2所示，对接和动态评分与已建立的NMDAR通道阻断剂的评分范围相似。本发明人观察到吗啡、纳洛酮和纳曲酮(所有这些对NMDAR的亲和力都可以忽略不计)具有氢供体基团，而右美沙芬和美沙酮(在低微摩尔范围内对NMDAR具有已知的临床相关亲和力)没有这个氢供体基团。这一原始观察结果，连同附件2中介绍的生物信息学测试的新结果和计划中的膜片钳研究，极大地帮助了对NMDAR具有改进的SAR的新型SMO的设计。

除了表2c中显示的信息外，表2a还显示了第一批新设计的SMO的对接结果。表2b示了第二系列新设计的SMO的对接结果。

虽然目前临床使用的作用于受体的跨膜结构域的NMDAR拮抗剂被认为是通过与开放的NMDAR结合来发挥其作用，但为了该计算模型的目的，本发明人研究了与通道的闭合构象的结合：临床上有效的NMDAR拮抗剂药物也在闭合状态下与PCP位点结合(Zanos等，2018)及其在闭合状态下的“捕获”指数，反映“开启”和“偏移”作用时间的关系，可以作为临床耐受性和有效性的指标(Zanos等人，2018年；(Huei-Sheng Vincent Chen and StuartA.Lipton.The chemical biology of clinically tolerated NMDAreceptorantagonists.Journal of Neurochemistry,2006,97,161 1—1626))。因此，有效的NMDAR调节剂应结合开放通道，但也应短暂(几毫秒)结合封闭通道(“门槛效应”的概念)，同时避免长时间的“捕获”。在对接计算中，配体建立在宿主结合位点内，因此封闭构象更容易评估配体/位点相互作用：对接计算不考虑配体到结合位点的轨迹。

在计算机模拟测试中为此建立的计算NMDAR亚型是由2个GLUN1亚基和2个GLUN2B亚基组成的GLUN1-GLUN2B四聚体。N2B亚基对于形成包括NMDAR的超级复合物是必需的。正如在本申请中详细描述的，发明人发现，右美沙酮提高了体内PD95，GluR1的水平(图4B)，而在体外，右美沙酮提高了NMDAR1的mRNA(图10)，提供有关右美沙酮的PD和神经可塑性潜力的更多见解。GluN2B的羧基末端胞质内尾部对于NMDA超复合体组装以及PD95-PD93亚基是必不可少的，如本申请上文所述。

为了提高本发明人计算的计算效率，只有受体的跨膜区域，即PCP结合位点所在的区域，以及FDA批准和临床耐受的NMDA拮抗剂作用(右美沙芬、氯胺酮/艾氯胺酮、金刚烷胺、美金刚)的区域，并且本发明人假定推定的NMDA拮抗剂阿片类对映体和它们的SMO作为本公开的对象作用的区域，被包括在模拟模型中。发明人工作的这个计算部分的目标是通过修改其结构关键的选择部分来优化选择的阿片类药物的结构，以使其与NMDAR的跨膜结构域结合，以在需要调节孔隙通道以预防或治疗特定疾病时实现孔隙通道阻塞。每个SMO，除了对申请中描述的NMDAR亚型和变体具有独特的开启/偏移/捕获和独特作用外，这可能对选择的疾病有利，还将具有独特的PK特征，这也可能为选择的疾病提供好处。

受体制备

首先，受体是通过套件中可用的“蛋白质制备向导”程序制备的，所述套件来自纽约州的NY(https://www.schrodinger.com/)用于分子建模。

这个过程自动地分配正确的质子化状态，完成缺失的侧链或小区域，并将正确的名字分配给原子。然后考虑在膜数据库(OPM)数据库中蛋白质方向上可用的数据(Lomize等，2012)，在1-棕榈酰基-2-油酰基-sn-丙三基-3-磷酸胆碱(POPC)分子形成的膜模型中浸渍受体模型。

已知药物的对接

使用Glide软件(可从纽约州NY的获得)(https:// www.schrodinger.com/glide)，首次尝试对接分子以研究直接源自X射线研究的受体构象内部。在对接过程中，可以手动定义药物定位的蛋白质区域。

在这种情况下，由于缺少共结晶配体，考虑到Dougherty及其同事鉴定的对美金刚结合至关重要的残基来定义该区域(Limapichat等，2013)。

本发明人减少了分子的范德华(VdW)半径以允许分子更“灵活”地适应受体。

左丙氧芬的对接计算成功并产生了药物受体复合物的模型，同时证实了左丙氧芬潜在的NMDAR阻断活性。

然后，为了允许创建更适合药物结合的位点，通过分子动力学(MD)模拟将浸入膜中的左旋丙氧芬受体复合物模拟250ns。

然后使用受体的最终构象以最初应用的相同设置进行新的对接计算。

计算是成功的并且对于所测试的药物获得了药物受体复合物的结构。

受体药物复合物的分子动力学(MD)模拟

然后由所述药物、受体和膜组成的系统通过MD模拟1微秒。本发明人生成了复合物的轨迹：L-吗酰胺、d-异美沙酮、左丙氧芬、右美沙酮、美金刚、氯胺酮、金刚烷胺、右美沙芬、PCP、MK-801、吗啡。使用N-甲基d-美沙酮的模拟结果不稳定，表明该分子可能难以结合而不进行结构修改。

虚拟预筛选

所获得的用于对接L-吗酰胺，d-异美沙酮，左丙氧芬，右美沙酮，美金刚、氯胺酮、金刚烷胺、右美沙芬、PCP、MK-801、吗啡的受体模型用于预筛选第一组新设计的SMO，然后预筛选第二组SMO。为此目的，分子的2D化学结构在3D模型中进行了转换，其中计算了所有可能的质子化状态。所有配体都对接在受体内部，它们的亲和力由GlideScore评分，GlideScore是基于NewYork，NY的Glide软件的药物-蛋白质相互作用的一种特异性评分函数(https://www.schrodinqer.com/glide)，并示于表2a(第一组SMO)，表2b(第二组SMO)和表2c(初始组选择分子)中。

表2a

名称：

表2b

表2c

然后通过MD模拟对在第一组SMO中得分最高10％的药物/受体复合物进行10ns的模拟。最后，它们与受体的结合能由MM-GBSA估计并在表3中报告。

有效的结合事件总是以结合和未结合状态之间的自由能(Delta G)负差为特征(即复合物的自由能低于针对分离的配体和目标计算的自由能)。

在本发明人的计算中，数种分子-包括右美沙酮-被预测为具有负的Delta G值。特别是，测试的许多新化合物的配体/受体结合亲和力-由Delta G值表示-与氯胺酮获得的值相似或更负值，氯胺酮是一种以其在NMDAR的活性而闻名的药物，FDA批准用于麻醉的临床适应症。相对于氯胺酮和其他参考分子，在开发的蛋白质模型上测试的不同化合物获得的更负的Delta G值表明药物受体相互作用的潜在差异、不同的开启/偏移和捕获值，以及更有效的结合亲和力从而产生不同的临床效果，最终可能更适合一种或多种疾病。随着SMO实验的进展，本发明人可能能够用独特的PD和PK参数表征每个新分子，这可能证明对选择的疾病和病症有利。

表3.对接预筛选中活性更高的分子以Delta G值表示的第一组配体的计算评估结果。

如上所述，为了选择在体外兴奋性毒性保护模型中进行合成和测试的新化合物，本发明人开发了一种新的计算机模拟NMDAR模型，并用MK-801(对照)、右美沙酮和新合成的化合物(包括上文表1a、1b、2a、2b和2c中描述和显示的那些)进行了初步验证研究。在体内实验试验之前，新设计和测试的计算机模拟SMO现在正在进行体外合成和进一步测试。

除了NMDAR调节之外，其他作用机制的贡献也可能是有用的，正如本发明人在下面讨论的右美沙酮。如上所述，NMDAR复合物的不同作用的吸收、分布、代谢、排泄(PK)和特定PD特征(包括对结合位点的亲和力、“开启”-“偏移”率和捕获指数，-受体药物动力学-和结合机制-非竞争性和/或无竞争力)，以及药物的其他作用机制，除了NMDAR阻断外，即使非常相似的药物进行最小的分子结构修改后也可能发生变化，并且因此这些微小的修饰可能在同一疾病(包括疾病的不同阶段)或不同疾病和病症(包括细胞老化)中提供特定优势。虽然这个概念可能适用于大多数药物，但它与NMDAR拮抗剂和调节剂特别相关，因为本公开内容中概述的复杂性，包括具有多种作用的药物的复杂性，例如右美沙酮(如下所述)和同一家族中的其他药物(阿片类药物和阿片类对映体，包括SMO)，并且包括涉及这些普遍存在的复杂离子通道功能障碍的多种疾病和病症，以及受右美沙酮和可能受SMO调节的其他机制对细胞过程的影响，例如BDNF的上调，如本发明人先前所公开的。为了强调除NMDAR调节以外的机制的重要性，最近发现氯胺酮(一种已知的NMDAR拮抗剂在实验模型和人体研究中被证实具有抗抑郁活性)与阿片类拮抗剂一起给药时对抑郁症无效，这意味着氯胺酮也可能调节除了NMDAR和多巴胺系统之外的阿片受体，并且阿片系统需要起作用才能使氯胺酮发挥其抗抑郁作用。

目前看来，用于治疗一种或多种NMDAR失调的疾病的理想NMDAR调节剂应该提供有效但短暂的开放通道阻断，当受体过度刺激时更突出(或唯一)，因此当通道保持开放超过几十毫秒-为了在生理条件下保持受体功能，因此应该具有低亲和力，相对缓慢的“开启率”(因此不会干扰正常活动)和相对快速的“关闭率”以避免捕获(以免引起副作用，就像MK-801的情况一样)。理想的NMDAR调节剂应通过非竞争性拮抗发挥作用(在受体过度刺激增加的情况下增加通道阻断-换句话说，在NMDAR过度刺激水平增加的情况下，恒定水平的药物将更加活跃，同时最小程度地干扰NMDAR的生理神经传递，例如在LTP、学习和记忆形成期间)。对于某些疾病，特定受体亚型的优先活性以及受体的细胞位置(突触、突触周围或突触外)或受体沿神经传递路径(突触前或突触后)的位置也可能有用。对于其他疾病，特定药物可能对特定神经元亚群或神经元回路特别活跃，其中，MNDAR可能因疾病而过度活跃，从而使药物更具疾病选择性。虽然右美沙酮似乎具有理想的NMDAR拮抗剂的基本特征，包括有利的PK和安全性和耐受性，但不同疾病和同一疾病的不同阶段可能受益于右美沙酮分子的特定结构变化或其他阿片类药物和它们的对映体的结构变化，其产生了新的化学实体，其作用与右美沙酮的作用相似但不完全相同：这些结构变化可能会为特定疾病和患者亚群提供更好的安全性和有效性。

因此，开发具有NMDAR调节作用的右美沙酮样药物(SMO)平台可能有用，在如上所述的某些与特定疾病和患者变量相关的特定情况下，该右美沙酮样药物(SMO)平台可能证明自己比目前批准的NMDAR拮抗剂更好的治疗剂。必须理解的是，虽然这些新分子可能与右美沙酮或其他阿片类药物及其对映体共享一些结构特征，但它们实际上是新分子实体，具有不同的PK和PD特性，需要通过全面药物开发计划进行表征，与右美沙酮开发计划分开，从新化学式的设计开始，在新的分子模型分析中进行测试，开发新的合成方法和分子的合成以及在体外进行一系列新的实验工作，然后在体内进行实验工作和随后是完整的临床阶段，从第一阶段的安全性研究开始。

如上所述，NMDAR拮抗剂因其作为多种疾病的治疗剂的巨大潜力而越来越被认可。众所周知，金刚烷胺对帕金森病有效；美金刚在结构上与金刚烷胺相似，对中度至重度阿尔茨海默病有效；右美沙芬可有效控制假性延髓麻痹的情绪不稳；氯胺酮作为麻醉剂是有效的，并且在抑郁症的实验模型中，艾氯胺酮已被FDA批准用于治疗抵抗性抑郁症的患者。

氯胺酮和美金刚被证明会影响突触蛋白合成并增加实验环境中某些神经元群体中突触的数量，因此这些药物可能在神经元可塑性中发挥作用。这些作用可能对某些疾病有益：例如，最近证明氯胺酮在Rett综合征实验模型中有效，Rett综合征是一种严重的发育障碍(Patrizi A,Picard N,Simon AJ,Gunner G,Centofante E,Andrews NA,FagioliniM.Chronic Administration of the N-Methyl-D-Aspartate Receptor AntagonistKetamine Improves Rett Syndrome Phenotype.Biol Psychiatry.2016May 1；79(9):755-64.doi:10.1016/j.biopsych.2015.08.018.Epub 2015Aug 24)。

还发现右美沙酮在抑郁症大鼠模型中增加了GluR1和PSD95的水平(这方面的数据显示在下面标题为“用于治疗抑郁症和其他CNS障碍的NMDAR拮抗剂d-美沙酮的开发”的部分中)，并且这些影响可能会被本公开的选定SMO对象以不同的活动水平共享。

用于治疗抑郁症和其他CNS疾病的NMDAR拮抗剂d-美沙酮的开发

在这方面，NMDA受体(NMDAR)调节剂是治疗包括重度抑郁症在内的几种中枢神经系统(CNS)病症的潜在药剂，如本发明人先前在美国专利第9,468,611号，国际专利申请号PCT/US2018/016159中所公开的。此外，外消旋美沙酮及其立体异构体L-美沙酮和d-美沙酮以与已建立的NMDAR拮抗剂相似的亲和力结合NMDAR，而只有L-美沙酮和外消旋美沙酮以高亲和力与阿片受体结合。发明人发现D-美沙酮在由其NMDAR拮抗作用介导的治疗剂量下没有临床上显著的阿片类药物作用效应(SAD和MAD研究在下面标题为临床研究的部分中详述)。

考虑到这一背景，本发明人进行了几项临床前研究，比较了d-美沙酮和氯胺酮在通常用于评估抗抑郁活性的不同行为动物模型中的作用。这些包括强迫游泳测试、女性尿液嗅探测试和新奇抑制摄食试验。本发明人还对d-美沙酮和氯胺酮对暴露于慢性不可预测压力(CUS)方案的大鼠的影响进行了行为分析。

在所有上述测试中，d-美沙酮，如氯胺酮，对药物治疗的动物与载体治疗的动物相比产生了显著的改善。此外，本发明人观察到对突触可塑性中关键涉及的突触蛋白和受体的表达产生积极影响。这些生化效应还伴随着电生理学的有利变化。

图1显示了在FST中，氯胺酮和d-美沙酮对不动性、攀爬和游泳计数的影响。数据代表平均值±SEM。对于不动性：与载体组ANOVA相比，对于氯胺酮，*p＝0.0034，对于d-美沙酮10mg/kg，*p＝0.0007，以及对于d-美沙酮20和40mg/kg，*p<0.0001。对于攀爬：与载体相比，对于d-美沙酮40mg/kg，*p<0.05。对于游泳：与载体ANOVA相比，对于氯胺酮和d-美沙酮10mg/kg，*p<0.05，对于d-美沙酮20mg/kg，*p<0.0001，对于d-美沙酮40mg/kg，*p<0.0003。

图2A-2E示出了d-美沙酮和氯胺酮对女性尿液嗅探试验(“FUST”)和新奇抑制摄食试验(“NSFT”)的影响。在图2A中，显示了给药和测试大鼠的时间表，其中给药d-美沙酮或氯胺酮，然后进行各种测试。图2B显示了24小时后在FUST中测试的大鼠。图2C显示了2天后测试自自主活动(LMA)的大鼠。图2D示出了72小时后进行NSFT测试的大鼠。图2E表示家庭笼养。结果是平均值±S.E.M.。FUST：单向ANOVA，F3,42＝3.26，p＝0.031；费雪的LSD：Veh×Met，p＝0.025；Veh×Ket，p＝0.046；n＝9-12/组。NSFT：单向ANOVA，F3,27＝4.87，p＝0.008；费雪的LSD：Veh×Met，p＝0.035；Veh×Ket，p＝0.005；n＝7-8/组。

图3A-3E示出了单剂量D-美沙酮预防由慢性不可预测应激(“CUS”)暴露引起的抑郁行为。图3A示出了CUS协议、药物剂量和行为分析的时间进程。D-美沙酮和氯胺酮防止图3B[蔗糖偏好测试(SPT)(F3,45＝2.99)]、图3C[FUST(F3,46＝5.43)]和图3D[NSFT(F3,46＝6.79)]中的CUS的行为效应。水嗅探或(图3E)家庭笼养食物消耗没有发现差异。结果是平均值±S.E.M.，n＝9-15/组。P<0.05，单向ANOVA和邓肯事后检验。

图4A和4B示出了d-美沙酮对mTORCI信号传导和突触蛋白的影响。给予大鼠d-美沙酮，检测PFC和海马中mTORCI信号蛋白和突触蛋白的水平。

磷酸化蛋白的水平被标准化为总蛋白，突触蛋白的水平被标准化为GAPDH。结果是平均值±S.E.M.，n＝10-12/组。与载体相比，P<0.05(学生t检验)。

临床研究

如国际专利申请号PCT/US2018/016159中详述的，本发明人还在两个阶段1、双盲、随机、安慰剂对照、单次和多次递增剂量(SAD和MAD)研究中研究了d-美沙酮在健康初次使用阿片类药物的志愿者中的安全性、耐受性和药代动力学(PK)特征。

单次递增剂量(SAD)研究包括平行组、双盲、安慰剂对照设计。该研究的目的是确定单剂量给药的PK、PD和安全性。给药涉及5、20、60、100、150、200mg和N＝42的分组。SAD研究结论如下：(1)最大耐受剂量(MTD)＝150mg(单剂量)；(2)PK表现出C_max和AUC_{0_,1if}与剂量的线性比例；(3)不超过150mg的右美沙酮没有临床上显著的阿片类药物作用。

多重递增剂量(MAD)研究的目的是确定每天一次、10天给药的PK、PD和安全性。给药涉及25、50、75mg和N＝24的分组。MAD研究结论如下：(1)高达每天75mg的剂量耐受性良好，并且(2)证明了第1天的单剂量参数C_max和AUC_tau以及第10天的稳态参数C_max、AUC_tau和Css的剂量比例。

因此，对于大多数单剂量和多剂量参数，d-美沙酮表现出与剂量成比例的线性PK。单次剂量高达150毫克和每日剂量高达75毫克，持续10天，耐受性良好，大多数是轻度治疗出现的不良事件，没有严重或危急的不良事件。在测试剂量下，d-美沙酮没有引起分离性或拟精神病性不良事件，没有临床相关的阿片类药物作用，并且在突然停药时没有戒断迹象或症状。

MAD研究中25mg分组的脑源性神经营养因子(BDNF)血浆水平在任何治疗前以及在第2、6和10天给予25mg d-美沙酮(6名患者)或安慰剂(2名患者)后4小时进行检测。参考图5A和5B，在d-美沙酮治疗组中，6名个体中的6人在d-美沙酮治疗后BDNF水平与治疗前水平相比有所增加，治疗后第10天BDNF血浆水平的范围是治疗前BDNF水平的两倍至17倍。相比之下，在两名安慰剂个体中，BDNF血浆水平保持不变。当分析中包括安慰剂个体时，在第2天和第10天测量的血浆BDNF水平与d-美沙酮的血浆水平显著相关。这些数据也在国际专利申请号PCT/US2018/016159中进行了更详细的介绍。

总之，迄今为止收集的证据继续支持d-美沙酮在抑郁症和其他CNS病症中的开发，对于这些病症，NMDAR调节可能是潜在治疗的有效作用机制。

除了上述“用于治疗抑郁症和其他CNS疾病的NMDAR拮抗剂d-美沙酮的开发”的信息外，发现右美沙酮而非MK-801可增加编码NMDAR1的mRNA的表达(请参见下面的实施例和图10)。虽然神经可塑性事件可能是这两种药物(氯胺酮和d-美沙酮)共有的NMDAR拮抗活性的下游效应，但由人脑内阿片类药物(SMO)衍生的不同NMDAR拮抗剂诱导的神经可塑性的程度、结果和部位很可能在该组中的不同化学实体之间存在差异，因此可能只有一种特定的NMDAR拮抗剂/调节剂(出于本公开的目的，公开的许多SMO中只有一种特定的新化学实体)可以证明作为一种或多种选定疾病和病症的有效药物是有效和完整的开发。

最近的一篇论文(Frank RAW1,Zhu F2,Komiyama NH2,Grant SGN2.Hierarchicalorganization and genetically separable subfamilies of PSD95 postsynaptic supercomplexes.JNeurochem.2017Aug；142(4):504-51 1.doi:10.1111/jnc.14056.Epub2017Jul 25)描述了突触蛋白质组中NMDAR的超分子组织，突触后密度由大约1000个蛋白质组成。虽然NMDAR复合物是仅由其离子通道亚基形成的0.8MDa异四聚体，但NMDAR超复合物是1.5MDa的组件，其中包括与大约50种不同蛋白质(包括其他离子通道、受体、粘附蛋白、信号蛋白、支架蛋白)结合的NMDAR受体。有趣的是，虽然NMDAR复合物可以是二异四聚体(GluN1-GluN2A和GluN1-GluN2B)或三异四聚体(GluN1-GluN2A-GluN2B)，但NMDAR超复合物仅包含GluN2B二异四聚体和三异四聚体(GluN2B的羧基末端胞质内尾部与PD95-PD93亚基一起对于NMDA 超复合物组装至关重要)。对NMDAR二异四聚体GluN1-GluN2A更具选择性的药物将不太可能影响NMDA超复合物，并且与对与GluN2B亚基组装的对NMDAR更活跃的药物相比，其将具有不同的PD效应，例如与金刚烷胺相比的美金刚以及与右美沙酮相比的氘代右美沙酮(国际专利申请号PCT/US2018/016159)。

此外，上述“用于治疗抑郁症和其他CNS疾病的NMDAR拮抗剂d-美沙酮的开发”中的数据表明，右美沙酮除了增加GluR1外，还增加了抑郁症大鼠模型中的PSD95。这些发现表明，右美沙酮和可能的其他SMO的作用不仅限于NMDAR复合物，还会影响AMPA受体，还涉及NMDAR超复合物。PSD95与PSD93和GluN2B是三方规则的参与者，该规则解释了超复合物中NMDAR的子集的组织(Frank RAW和Grant SGN，2017年)，并且因此发明人公开的右美沙酮治疗的大鼠中观察到的PD95的增加以及关于由右美沙酮诱导的编码NMDAR1的mRNA 表达增加的体外数据(参见下面的实施例和图10)，提供了对诸如右美沙酮的药物的生化结果和神经可塑性潜力以及本公开的SMO对象组中新化学实体的神经可塑性潜力的额外见解，并最终更好地定义了这种新型NMDAR拮抗剂(SMO)库用于开发成可能有效治疗本申请中定义的疾病和病症的药物的潜力。

右美沙酮目前正在进行针对若干适应症的临床前和临床试验，包括抑郁症、Rett综合征、不宁腿综合征、肌萎缩侧索硬化、眼病和其他潜在适应症。虽然右美沙酮可能证明对这些适应症中的一种或多种有效，但它可能只对一种适应症有效。右美沙酮分子的结构修饰或另一种具有NMDAR活性(SMO)的阿片类药物或阿片类对映体的结构修饰是一种可能在NMDAR甚至其他位点提供额外和不同效果的选择(见下文，“SMO的其他治疗靶点”)，与右美沙酮相比，对不同疾病和患者群体具有潜在的治疗功效。

SMO的其他治疗目标

除了发明人在所列专利和专利申请中已经公开的其对NMDA受体的活性及其下游后果，包括突触蛋白的上调，包括AMPA受体、NMDAR1、PD95，如根据本申请提供的数据，右美沙酮还发挥其他作用，可能对选定疾病有治疗作用：右美沙酮抑制去甲肾上腺素转运蛋白(“NET”)系统和血清素转运蛋白(“SERT”)系统(Codd EE,Shank RP,Schupsky JJ,RaffaRB.Serotonin and norepinephrine uptake inhibiting activity of centrallyacting analgesics:structural determinants and role in antinociception.JPharmacol Exp Ther.1995Sep；274(3):1263-70.)；右美沙酮影响和上调神经营养因子，如脑源性神经营养因子(“BDNF”)，并调节生殖激素，例如睾酮(国际专利申请号PCT/US2018/016159)；它对K⁺、Ca²⁺和Na⁺细胞电流起作用(Horrigan FT 1,Gilly WF.Methadone blockof K⁺current in squid giant fiber lobe neurons.J Gen Physiol.1996Feb；107(2):243-60)；它下调人类的血压和潜在的血糖(国际专利申请号PCT/US2018/016159)。因此，右美沙酮在治疗一种或多种NS、内分泌、代谢和营养以及衰老过程中具有潜在作用。最后，右美沙酮在不同的阿片受体亚型中发挥温和的阿片能活性(Codd等人，1995年)，而这些作用虽然在阿片类药物副作用方面是温和且不显著的(Bernstein G,Davis K,Mills C,WangL,McDonnell M,Oldenhof J,Inturrisi C,Manfredi PL,Vitolo OV.Characterizationof the Safety and Pharmacokinetic Profile of D-Methadone,aNovel N-Methyl-D-Aspartate Receptor Antagonist in Healthy,Opioid-Naive Subjects:Results of TwoPhase 1Studies.J Clin Psychopharmacol.2019May/Jun；39(3):226-237)，但它们可能反而会提供疾病特定的优势，例如阿片类药物的作用可能对某些疾病(如抑郁症)很重要，这可以从氯胺酮中看出，如果其与伴随的阿片类拮抗剂一起给药，或在疼痛疾病的情况下(即使微弱的阿片类药物作用也可能代表治疗优势)，则无法发挥其抗抑郁作用。

SMO可能会保留上面列出的右美沙酮作用中的一些而不是其他作用，或者可能具有完全不同的作用，这将作为药物开发计划的一部分被完全揭示，并且这些作用可能选择性地有益于治疗一种或多种疾病。

事实上，可能还有其他药物已经在临床上用于多种临床适应症，它们可以通过调节NMDAR复合物发挥治疗作用，但这些药物的这种作用机制尚未得到认可，它们的临床作用可能归因于其他机制。金刚烷胺是一种NMDAR拮抗剂，可能以不同的机制发挥其治疗作用。例如，多年来人们认为金刚烷胺在帕金森病中的作用机制是多巴胺能或抗胆碱能；目前，NMDAR拮抗作用被认为是金刚烷胺抗帕金森作用的重要机制。虽然金刚烷胺的NMDAR作用可能对其在帕金森病中的有效性至关重要，但它的“其他”作用，多巴胺能或抗胆碱能，不能完全忽视，并且可能不止一种作用机制有助于金刚烷胺用于帕金森综合症的治疗益处。

影响NMDAR的作为治疗目标的变量

以下是潜在有利变量的列表，这些变量可能优先被一种而不是另一种SMO靶向，从而导致对一种特定的新药而不是另一种用于治疗一种或多种疾病和病症的有利治疗特性。以下变量列表强调了本申请解决的未满足的临床需求，即对源自阿片类药物和阿片类药物对映体(本申请中公开的SMO)的潜在安全和有效的NMDAR调节剂库：

(a)突触前NMDAR阻断与突触后阻断：对一种或另一种更具选择性的药物将产生非常不同的效果(Banerjee A,Larsen RS,Philpot BD,Paulsen O.Roles of PresynapticNMDA Receptors in Neurotransmission and Plasticity.Trends in Neurosciences,2015,Volume 39,Issue1)。

(b)突触与突触外阻断：优先的突触外阻断可能优于突触阻断，因为它可以更好地防止兴奋性毒性，而对突触处或附近发生的生理神经元活动的干扰更少。例如，美金刚可以优选靶向突触外的NMDAR(Huei-Sheng Vincent Chen and Stuart A.Lipton.Thechemical biology of clinically tolerated NMDA receptorantagonists.Journal ofNeurochemistry,2006,97,161 1-1626)。

(c)离子通道阻断的机制：例如，非竞争性与无竞争性阻断：非竞争性阻断允许随着过度刺激的增加而增加阻断，而药物保持稳定浓度。例如，美金刚(Chen和Lipton,2006)和右美沙酮可能会发挥这种类型的阻断作用。

(d)NMDAR和其他谷氨酸受体的数量和位置(表达)，包括在细胞膜和选定神经元群的细胞膜不同区域上的AMPA受体(右美沙酮增加抑郁症大鼠模型中的GluR1和视网膜细胞中编码NMDAR1的mRNA)：不同的药物可能对某些神经元群和某些神经元回路更具选择性(汉森等人，2018年)。

(e)特定时刻开放和关闭的离子通道的相对数量以及过度活跃(有诱发兴奋性毒性的风险)的NMDA通道的数量和位置(汉森等人，2018年)。

(f)药物进入和离开受体的时间(开始、偏移、捕获和“踏入门”概念)，也与NMDAR和其他谷氨酸离子通道型受体在打开或关闭状态下的相对数量有关。

(g)药物对受体的亲和力。提高亲和力，当与捕获无关时，可以允许更低和更好的耐受剂量。

(h)药物对受体的选择性，包括NMDAR亚型，甚至亚型内遗传和表观遗传确定的变体，如NR1、NR2A-D和NR3A-B(Low and Wee,2010)。根据受体亚基组成改变具有NMDAR调节活性的药物的活性水平对于设计在特定年龄范围内的患者有效的药物可能很重要，改变其在儿童与成人ADHD中的潜在疗效。此外，在超级复合物中组装的NMDAR的优先阻断(在超级复合物中组装的NMDAR需要NR2B-三方规则)也可能对选定疾病有利。大约3％的PD95超级复合物包括NMDAR(Frank等，2017)。已发现的右美沙酮诱导的PD95的增加(来自上文“用于治疗抑郁症和其他CNS疾病的NMDAR拮抗剂d-美沙酮的开发”的数据，以及图1-5，特别是图4B)表明右美沙酮在NMDAR上的特定的作用，NMDAR是超级复合物的一部分。药物对超级复合物中NMDAR的活性也可能是其PK参数的一个因素，例如，具有有利分配系数的药物(例如右美沙酮的氟衍生物)可能更有能力达到超复合物的NMDAR部分。

(i)药物对由遗传、环境或遗传+环境触发因素引起的NMDAR过度活跃的选定神经元群和回路的活性。

(j)药物在选定脑区、神经元亚群、脑回路中的活性。

(k)药物在选定病理状态下的活性，包括同一疾病的不同阶段，例如美金刚用于治疗中度和重度阿尔茨海默病，但不适用于早期阿尔茨海默病。

(l)吸收、分布、代谢、排泄方面的改变，可能证明对选定疾病有益。

(m)特定新药对NMDAR以外靶标的活性可能使其成为一种用于特定疾病的更好的治疗选择，例如治疗帕金森病的金刚烷胺和治疗抑郁症的右美沙酮。

(n)虽然只有适当设计和实施的药物开发计划的进步才能最好地表征应用于具有潜在治疗性NMDAR调节作用的阿片类药物的特定结构修饰是否会导致PK和PD优势，更具体地说，将导致新药和NMDAR之间相互作用的变化可能证明对特定疾病有利[除其他修饰外，靶向NMDA通道孔的药物的硝基衍生物，例如右美沙酮和潜在的其他SMO，可能通过PCP位点之外的机制施加额外的NMDA调节，例如NMDAR亚基的S-亚硝基化(Tomohiro Nakamura andStuart A.Lipton.Protein S-Nitrosylation as a Therapeutic Target forNeurodegenerative Diseases.Trends in Pharmacological Sciences,January 2016,Vol.37,No.1；Stamler et al.,US专利号US5593876A；Inturrisi,CE.NMDA receptors,nitric oxide and opioid tolerance.Regulatory Peptides,1994,Volume 54,Issue1)。然而，应该考虑的是，如果NMDAR拮抗剂药物的硝基衍生物，包括SMO，应证明其对特定疾病有效，则这种治疗效果可能源自上述理论机制[蛋白质通道(NMDAR亚基)S-亚硝基化过度活跃的NMDAR，NO诱导通道关闭]或者它可能完全出于另一个原因，本公开内容中概述的多种原因之一，包括改善与S-亚硝基化无关的NMDA受体孔通道的开启/偏移。本发明人已经知道简单地增加通道阻滞的水平不一定具有治疗优势(MK-801、PCP和氯胺酮是提供“更强”、“捕获”NMDAR阻滞导致不利副作用的药物的实例)；另一方面，决定其PK和PD功能变化的选定阿片类药物的分子结构的变化可能证明对选定疾病有利，并且因此，氟代衍生物和硝基衍生物的合成，以及阿片类药物的其他可能的结构修饰，可能会产生新的潜在有效的NMDAR。此外，虽然活性自由基、活性氧(ROS)和RNS是细胞代谢的正常成分，但这些类型的自由基的过量产生会导致细胞无法调节它们，从而导致氧化还原失衡和氧化应激的形成。具有NMDAR活性的阿片类药物的硝基衍生物和NMDAR的趋向性可以调节这些反应性自由基的产生并防止或减少细胞损伤。

(o)如上所述，对CNS外NMDAR的活性，以及对不跨过BBB并且可能对PNS中的神经元(如感觉神经元或自主神经元)或非神经元细胞(如胰腺细胞或心脏细胞)有活性的SMO设计的影响，其中NMDAR的调节可能提供治疗或预防益处。

本发明人公开了选择具有基线NMDAR调节潜力的选定阿片类药物，在结构修饰后，包括导致氟代衍生物和硝基衍生物以及氟代硝基衍生物及其氘化形式(SMO)的结构修饰，用于以上列出的一种或多种原因和机制，是针对因NMDAR功能障碍而恶化的特定疾病和病症的药物开发计划的潜在候选者。因此，在NMDAR包括跨膜结构域和/或细胞外结构域具有潜在调节作用的SMO的设计和PK和PD表征是本公开内容的目的。

星形胶质细胞和NMDAR：取决于位置、局部接触和微环境，星形胶质细胞形态和基因表达有很大差异。星形胶质细胞通过双向和单向转运蛋白对突触谷氨酸浓度提供关键调节。星形胶质细胞还与包括谷氨酸能和GABA能中间神经元在内的神经元连接，并通过调节神经递质水平来调节神经元的活动。此外，星形胶质细胞通过间隙连接在网络中相互连接。复杂的大脑活动，例如默认模式网络和最终甚至有意识的思维，可能与神经元活性的星形胶质细胞调节有关，而不是相反。此外，星形胶质细胞表达NMDAR的所有七种亚型(Ming-Chak Lee；Ka Ka Ting；Adams Seray.Characterisation of the Expression of NMDAReceptors in Human Astrocytes.PLoS One,1 1/2010,Volume 5,Issue 11)。钙流入研究表明，谷氨酸和喹啉酸均可过度激活星形胶质细胞的NMDAR，导致Ca²⁺流入细胞和星形胶质细胞功能障碍甚至死亡。NMDAR拮抗剂(MK-801和美金刚)可防止谷氨酸和喹啉酸引起的兴奋性毒性。星形胶质细胞NMDAR也可能在促进CNS中的神经胶质信号传导方面发挥重要作用，因此它们没有发生功能障碍至关重要。功能失调的星形胶质细胞的NMDAR(包括其亚型)的调节包括可能代表具有治疗多种疾病的潜力的治疗靶点。SMO及其对NMDAR和NMDAR亚型的不同活性、独特的PK和PD，包括NMDAR阻断的起始/偏移/捕获差异，以及优先阻断神经元或星形细胞的NMDAR的潜在差异和活性(细胞、细胞群、回路和大脑区域)的时空差异，为开发新药提供了一个平台，该药物可能有助于治疗由功能失调的NMDAR引起的不仅在神经元上，而且在星形胶质细胞上的多种疾病和病症。

神经可塑性：神经可塑性对于正常发育、记忆形成和学习至关重要，最终决定了个体的认知功能、个性、行为和情绪。散发性或遗传性的遗传病可能是由正常感觉刺激和体验产生的异常神经可塑性驱动的。Rett综合征的实验模型给出了一个异常神经可塑性的实例。在这个小鼠模型中，在发育早期，正常的视觉刺激对视力有负面影响(Patrizi等，2016)，而氯胺酮(一种NMDAR拮抗剂)可以防止这些负面影响。除了遗传性或散发性的神经系统遗传疾病外，某些疾病的遗传倾向，与一种或多种特定环境因素(包括不同的毒素(上述G+E概念))有关，可能会导致异常的CNS可塑性并导致神经精神疾病。在存在严重遗传疾病(例如，上文讨论的Rett综合征动物模型)的情况下，“毒性”环境因素可以是正常的感官体验(视觉刺激)。相反，当个体在遗传上倾向于对一种或多种环境损害表现出增强的易感性时，这些损害可能非常多样化，例如内源性毒素(如喹啉酸)；或食物(例如，富含多胺的食物、酒精)；或药物(例如氨基糖苷类和顺铂)，或过量的神经递质，如由谷氨酸引起的兴奋性毒性，或甚至是针对NMDAR的自身抗体。此外，这些环境因素可以是已知的，如上面的那些，甚至是未知的，尚未定义的，仅在存在遗传倾向的情况下，通过NMDAR对神经可塑性产生影响的因素。如果毒性物质的伤害足够严重，它将确定大多数“正常”个体的神经回路异常。在某些神经精神疾病的情况下，易感个体的触发因素可能不是化学或物理因素，也可能是特别有压力(有毒)的“生活经历”，PTSD患者和一些抑郁和焦虑患者的情况就是如此。

无论细胞功能障碍的触发因素是什么，当这种功能障碍通过NMDAR和/或NO途径介导时，硝基右美沙酮类药物可证明在临床上有用。在1994年的论文(Inturrisi,CE.NMDAreceptors,nitric oxide and opioid tolerance.Regulatory Peptides,1994,Volume54,Issue 1)中，本申请的发明人之一Charles Inturrisi预测了吗啡的给药如何导致耐受性和痛觉过敏以及NMDAR和NO通路如何参与吗啡的这些副作用的发展。本发明人基于本公开内容中显示的新型计算机模拟测试结果，现在提出了具有潜在NMDAR拮抗作用的新分子(SMO)库，并且由于应用于阿片类药物的特定结构分子修饰，例如NO或硝酸酯取代，这些SMO可能对NMDAR和NO通路具有调节作用。因此，这些新分子可能在疾病的治疗中发挥作用，其中NMDAR活性的调节和/或NO通路的调节涉及疾病和病症的病理生理机制。这些包括国际专利申请号PCT/US2018/016159公开的所有疾病和病症，以及本申请第一段中定义的所有疾病和病症。

鉴于在整个申请中提出的新解释，吗啡耐受性和痛觉过敏可以被视为由毒素(在这种情况下是吗啡)诱导的异常神经可塑性的表现。许多其他化学物质(例如氨基糖苷类、顺铂、软骨藻酸、多胺、喹啉酸等)或物理因素，包括外伤或脑部放射治疗，或电惊厥疗法(ECT)或甚至声音和其他感觉刺激以及许多疾病和病症，包括由NMDAR功能障碍或NO通路功能障碍引起或恶化的神经精神疾病，因此可以通过右美沙酮硝基衍生物来改善。导致易感个体的神经可塑性异常和NS回路异常的“有毒的生活经历”也可能是诸如抑郁症、焦虑症、PTSD、ADHD、精神分裂症等神经精神疾病的基础或促成因素(Chen和Baran，2016年)。

在NMDAR和NO通路具有调节活性的新化学实体，诸如阿片类药物及其对映体(SMO)的硝基衍生物可以预防或改善这些由“毒性经历”或上面列出的任何化学或物理因素触发或维持的异常回路，其可能是多种神经精神疾病的基础。本发明人先前已发现右美沙酮增加人的BDNF水平(国际专利申请号PCT/US2018/016159)，并且在本次提交中，本发明人公开了右美沙酮增加了由右美沙酮诱导的编码NMDAR1的mRNA的表达(参见下面的实施例，和图10)。右美沙酮分子的结构修饰，例如右美沙酮硝基衍生物，具有调节NO途径的潜力，可以进一步增强母体分子的神经可塑性潜力，从而扩大右美沙酮治疗一种或多种疾病和病症的治疗潜力。

此外，本申请中公开的新化合物，特别是右美沙酮硝基衍生物，和一般的NMDAR拮抗剂，包括右美沙酮，当施用于接受电休克疗法(ECT)的患者时可能特别有用。ECT可能会中断由异常神经可塑性产生的异常神经回路，这些回路在患有抑郁症或其他神经精神疾病症状的患者身上表现出来。这些新化合物，SMO，在单独治疗或与其他药物、ECT甚至心理治疗联合使用时，可能有助于恢复并保留正常的回路。除了SMO，包括阿片类硝基衍生物和ECT，心理治疗可能是第三种有用的治疗手段，因为它可能有助于SMO在ECT或其他形式的治疗期间和之后恢复和保存健康的神经回路。

本公开的申请人之一Charles Inturrisi于1994年发表的声明中指出，“总体而言，这些结果表明可在NMDA受体或NOS(或两者)上调节μ耐受性，并且这两个系统可靶向用于开发新药。”，(Inturrisi,CE.NMDA receptors,nitric oxide and opioidtolerance.Regulatory Peptides,1994,Volume 54,Issue 1)，由整个申请中提供的新数据证实，现在可以应用于SMO，包括阿片类硝基衍生物，以及多种疾病和病症，而不仅仅是由吗啡诱发的异常神经可塑性引起的μ阿片类药物耐受性。SMO，包括右美沙酮硝基衍生物，因此可能针对NMDAR功能障碍和/或由多种原因引起的异常神经可塑性。

阿片类药物和SMO的靶向、脱靶和混合靶向/脱靶效应

除了如本申请中描述的靶向NMDAR及其亚型和变体的多样性，和一氧化氮途径，以及在整个申请中详述的对其他受体和系统的作用，本发明人还将确定和表征适当时，每个SMO在相关非靶向位点的操作。特别地，本发明人正在从其阿片受体活性的角度研究SMO，选择对这些受体具有较低亲和力的分子或具有潜在有利的部分激动剂或混合激动剂拮抗剂活性的分子，包括对一种或另一种阿片受体亚型更具特异性的活性，与强μ阿片受体激动剂相比，追求更好的临床耐受性，甚至可能提高有效性：例如，如果新的SMO，除了作为NMDAR开放通道阻滞剂，也是kappa阿片拮抗剂，它可能提供额外的治疗抑郁症的治疗效果(Lowe,Stephen L；Wong,Conrad J；Witcher,Jennifer.Safety,tolerability,andpharmacokinetic evaluation of single-and multiple-ascending doses of a novelkappa opioid receptor antagonist.The Journal of Clinical Pharmacology,09/2014,Volume 54,Issue 9)。

除了阿片受体之外，钾通道代表将在开发计划期间进行研究的另一个潜在的脱靶作用位点：对阻断与QT间期延长相关的钾通道的可能性较小的SMO可能有利于开发计划。然而，与阿片受体一样，钾通道也可以出现在靶向作用位点上，例如，如果钾通道阻断效应不会引起心脏病，而是提供其他治疗优势，如国际专利申请号PCT/US2018/016159中对于右美沙酮所述，正如Wulff等人，2009年所描述的(Wulff H,Castle NA,Pardo LA.Voltage-gated potassium channels as therapeutic targets.Nat Rev Drug Discov 2009Dec；8(12):982-1001)。

SMO方案

目的是开发具有特定PK和PD特性的新的安全有效的NMDAR调节剂库，其最适合于选择的适应症，申请人与Padova大学(意大利)和瑞士意大利大学生物研究所(瑞士)合作，实施了一种药物开发方案，该方案包括设计由SMO衍生的新化学式，包括对阿片受体具有低亲和力以及具有NMDAR拮抗潜力的阿片类药物对映体。在本申请中提供了第一组新的化学实体，其设计用于它们在NMDAR上的潜在活性和/或用于靶向NO途径(表1)。然后在NMDAR的跨膜结构域的新的静态和动态生计算机模拟模型中测试新设计的分子(SMO)(表2a-c)和表3)。

在选择更有希望的分子后，以及在完成选定分子的合成工作后，本发明人正在进行体外和体内实验工作，为了充分表征和定义新分子的潜在安全性以及PK和PD性质，其具有潜在的临床上有用的NMDAR作用和其它靶向作用以及潜在地用于治疗疾病的脱靶作用。这些新的化学实体和潜在的新药包括右美沙酮衍生物和其它阿片类药物衍生物(SMO)。

在计算机模拟和体外导致潜在有利的NMDAR亚型结合亲和力的结构修饰也为结构活性关系(SAR)提供信息，从而允许进一步改进计算机模拟模型并新分子(SMO)的改进的选择。随着该方案的进展，在通过对转染特定NMDAR亚型的细胞进行电生理测试来定义NMDAR亚型的差异作用时，本发明人正在确认SMO在兴奋性毒性和离子通道过度活跃的细胞模型上的生物活性，包括CNS细胞和其他细胞，包括视网膜细胞和其他特化细胞。本发明人正在鉴定特定疾病，以便对与这些疾病相关的细胞特异性作用进行临床前体外测试(对用炎症介质处理的视网膜细胞进行体外右美沙酮研究-参见下面的实施例)，然后是临床前疾病模型(参见来自“用于治疗抑郁症和其他CNS疾病的NMDAR拮抗剂d-美沙酮的开发”，见上文和图1-5)，然后最终进入更有希望的分子的临床开发阶段(例如，正在进行的2期临床右美沙酮治疗抵抗性抑郁症的研究)。这些SMO可能比右美沙酮和其他目前可用的NMDAR拮抗剂提供PK和PD优势，并且它们可能为NMDAR、NMDAR亚型、脑区、神经元和星形胶质细胞亚群以及受疾病和状况影响的CNS回路提供改进的选择性，并且它们可能提供空间或时间或整体受体亲和力优势，最终导致疾病特异性优势，如上文详述。除了神经元群之外，SMO的影响可能对申请中描述的神经元外细胞群和回路有用。

本发明人已经表明并先前公开(国际专利申请号PCT/US2018/016159)了某些氘代右美沙酮分子可能对NMDAR亚型具有亲和力，这不同于右美沙酮和其他NMDAR拮抗剂显示的亲和力(国际专利申请PCT/US2018/016159)，特别是膜片钳研究中D9对NR2B受体亚型的亲和力是对NR2A亲和力的两倍，因此，如上所述，与用于特定适应症的右美沙酮和其他NMDAR拮抗剂相比，氘化和其他结构修饰可能导致潜在的有利的药物分布。通过对右美沙酮分子的这种相对较小的修饰(氘化)，本发明人能够影响右美沙酮对受体亚型(NR1-NR2A vs N1-NR2B四聚体复合物)的相对亲和力，并且本发明人还能够改变体外PK参数：本发明人在体外代谢试验中测试了右美沙酮和氘化右美沙酮，并展示了氘化如何改变个体体外代谢试验的结果。本发明人还将这些结果与使用右美沙芬的类似测试进行了比较，与右美沙酮和氘化右美沙酮(D9、D10、D16)相比，右美沙芬显示出显著更短的半衰期(国际专利申请号PCT/US2018/016159)。通过进一步修改右美沙酮和/或它的氘代和氚衍生物的结构，本发明人正在设计和测试具有改善PK和PD特征的潜力的分子，这些分子可能证明比右美沙酮和氘代右美沙酮以及其他阿片类药物和其他NMDAR拮抗剂更有利于选定疾病。同样的原理(氘代SMO可以产生具有潜在PK和PD优势的新分子)可能与下面公开的更实质性的结构修饰更相关，包括氟代衍生物和硝基衍生物以及氟代硝基衍生物和氘代氟代衍生物和氘代硝基衍生物和氘代氟代硝基衍生物。

此外，本发明人已经表明，不同的NMDAR拮抗剂(氯胺酮、美金刚、PCP)在与右美沙酮相同的NMDA受体位点或其附近(PCP位点)发挥作用，与右美沙酮及其氘代衍生物相比，它们具有相似但不同的亲和力，包括对不同受体亚基复合物(例如，NR1-NR2A或NR1-NR2B以及与其他亚基的其他可能组合)的不同亲和力(国际专利申请号PCT/US2018/016159)。

在SMO中，NMDAR阻断的“捕获”、开启和偏移也存在差异，如PCP的结构修饰所示，导致氯胺酮是一种与PCP相比捕获活性较低的药物(Zanos等人，2018年)，并且如金刚烷胺的结构修饰所示，导致美金刚是一种与NR1-NR2B相比对NR1-NR2A亲和力较低的药物。对于本公开的每个SMO对象，预期对NMDAR的阻断是有差异的。这些不同SMO对NMDAR的不同亲和力可能具有治疗意义。

CNS疾病的负担是巨大的并且治疗很少并且通常仅部分有效。对选定疾病具有潜在治疗优势的新型安全有效NMDAR调节剂代表了高度未满足的医疗需求。

虽然确实有数百种疾病可能受益于NMDAR调节剂，如上文所述并由发明人在国际专利申请号PCT/US2018/016159和本申请全文中详细说明，但只有四种FDA批准靶向NMDAR跨膜结构域的药物，用于将NMDAR功能障碍作为共同药物靶点的疾病，其中之一是组合药物：金刚烷胺、美金刚、艾氯胺酮和组合药物右美沙芬+奎尼丁。FDA批准的第五个NMDAR调节剂氯胺酮被批准用于麻醉，但不能用于治疗疾病和病症。

本发明人公开了新设计的SMO对于一种或多种特定疾病和病症具有安全性和有效性的潜力，包括用于NMDAR阻断或调节可能有益的疾病和病症，包括国际专利申请号PCT/US2018/016159中公开的疾病和病症以及本申请中定义的疾病和病症。

基于来自FST、FUST、NFST、CUS的结果以及上述“用于治疗抑郁症和其他CNS疾病的NMDAR拮抗剂d-美沙酮的开发”中所述的免疫组织化学和形态学和电生理学数据——表明右美沙酮的抗抑郁和神经可塑性作用类似于氯胺酮，右美沙酮和SMO不仅可用于治疗精神疾病和症状，包括各种形式的抑郁症、各种形式的焦虑症、PTSD、成瘾行为和药物成瘾，但在预期压力或精神疾病或症状发展之前的压力期间给药时，可能会预防这些疾病和症状。通过促进神经可塑性和其他机制，例如调节NMDAR、SERT、NET和BDNF，右美沙酮和SMO在生活压力大的时期(CNS毒性的经历)或者当预期有压力事件时服用，可能会增加对发生精神疾病和症状的抵抗力，因此右美沙酮和SMO可能有助于预防精神疾病和症状，包括由多种原因引起的精神压力触发的疾病和症状，这些原因包括社会压力、悲伤、疾病、包括经济损失和丧亲之痛在内的损失、与婚姻和家庭有关的压力、战争、自然灾害等。Brachman等人的氯胺酮实验结果也支持了这一点(Brachman RA,McGowan JC,Perusini JN,et al.Ketamine as aProphylactic Against Stress-Induced Depressive-like Behavior.BiolPsychiatry.2015；79(9):776-786)。

一些公开的化合物被优化，目的是获得临床耐受的NMDAR拮抗剂，该拮抗剂在NO途径中具有活性，和/或基于在CNS和额外CNS的选定区域中的不同作用，它们对选定疾病和病症具有特定治疗作用的潜力，因为特定的PK参数(例如，氟代衍生物的脂溶性，例如DMD35、LMA9、DIMD6、LPP6、NMeDMD9和上述化合物的其他实例，以及卤素化合物，例如DAN-DMD38、DMD63、DMD41)或PD参数(例如，对NMDAR的不同作用和亲和力，包括对受体亚型的潜在不同作用和亲和力——例如，本文公开的SMO，包括那些具有对NMDAR的额外阻断作用和额外神经保护作用的潜力，如硝基-衍生物，例如硝基-DMD1、LMA8、DIMD8、NMeDMD8，包括氘代氟代和硝基衍生物，或者可能在不同的受体和转运体上产生额外的作用，包括导致神经递质变化的那些，例如血清素和NE、阿片类药物和DA和GABA通路，或神经营养因子的变化，如BDNF，或突触蛋白的变化，如PD95，以及因此对超级复合物的不同作用，或对GluR1和NMDAR1的作用以及随之而来的神经可塑性效应。

本发明人公开了下文概述的化合物，包括其盐，用于治疗和预防人类和兽医疾病和病症，包括用于改善认知和社交功能的疾病和病症以及用于抗衰老用途，包括预防和治疗由环境引起的加速衰老因素或药物治疗，特别是如果由临床耐受和有效的NMDAR调节剂和NO通路调节剂的NMDAR功能障碍或NO通路功能障碍引起，包括对RNS的作用，具有特定的PK和PD特征，包括对NMDAR亚型的不同亲和力，可能是有利。

表1中所示的分子被设计用于潜在的NMDAR调节作用。

表2a和2b中显示的分子在静态模型中以计算机模拟显示NMDAR亲和力，以评估对NMDAR受体NR2B亚型的潜在活性。每个设计的分子都具有独特的PK和PD特征，包括对NMDAR和其他可能用于治疗疾病的受体的作用。这些化合物显示在表2a、表2b中。

表3中所示的分子在静态和动态模型中以计算机模拟显示NMDAR亲和力以评估对NMDAR受体NR2B亚型的潜在活性。每个设计的分子都具有独特的PK和PD特征，包括对NMDAR和其他可能用于治疗疾病的受体的作用。这些化合物如表3所示。

最后，本发明人公开了以下化合物作为根据本发明各个方面的原理的化合物的实例:右美沙酮氟代衍生物(-F)，包括氟-右美沙酮；右美沙酮硝基衍生物(-NO₂)，包括硝基右美沙酮；右美沙酮氟代硝基衍生物，包括氟-硝基-右美沙酮；以及如上针对右美沙酮修饰的氘代右美沙酮衍生物(氘代右美沙酮氟代衍生物(-F)，包括氟-右美沙酮；氘代右美沙酮硝基衍生物(-NO₂)，包括硝基右美沙酮；和氘代右美沙酮氟代硝基衍生物，包括氟-硝基-右美沙酮)。

此类化合物的一般实例还可包括右旋异美沙酮衍生物，包括：右旋异美沙酮氟代衍生物，包括氟-右旋异美沙酮；右旋异美沙酮硝基衍生物，包括硝基右旋异美沙酮；右美沙酮氟代硝基衍生物，包括氟-硝基-右美沙酮；以及如上对右旋异美沙酮进行修饰的氘代右旋异美沙酮衍生物。

此类化合物的一般实例还可包括N-甲基-右美沙酮衍生物，包括：N-甲基-右美沙酮氟代衍生物，包括氟-N-甲基-右美沙酮；N-甲基-右美沙酮硝基衍生物，包括硝基-N-甲基-右美沙酮；N-甲基-右美沙酮氟代硝基衍生物，包括氟-硝基-N-甲基-右美沙酮；以及如上对N-甲基-右美沙酮进行修饰的氘代N-甲基-右美沙酮衍生物。

此类化合物的一般实例还可以包括左吗拉胺衍生物，包括：左吗拉胺氟代衍生物，包括氟-左吗拉胺；左吗拉胺硝基衍生物，包括硝基-左吗拉胺；左吗拉胺氟代硝基衍生物，包括氟-硝基-左吗拉胺，以及如上对左吗拉胺进行修饰的氘代左吗拉胺衍生物。

此类化合物的一般实例还可包括左丙氧基苯衍生物，包括：左丙氧芬衍生物，包括左丙氧芬氟代衍生物，包括氟-左丙氧基苯；左丙氧芬硝基衍生物，包括硝基-左丙氧芬；左丙氧芬氟代硝基衍生物，包括氟-硝基-左丙氧芬；以及如上对左丙氧芬进行修饰的氘代左丙氧芬衍生物。

此类化合物的一般实例还可包括左啡诺衍生物，包括：左啡诺氟代衍生物，包括氟-左啡诺；左啡诺硝基衍生物，包括硝基-左啡诺；左啡诺氟代硝基衍生物，包括氟-硝基-左啡诺；以及如上对左啡诺进行修饰的氘代左啡诺衍生物。

此类化合物的一般实例还可包括右美沙芬和右啡烷衍生物，包括：右美沙芬和右啡烷氟代衍生物，包括氟-右美沙芬和硝基-右啡烷；右美沙芬和右啡烷硝基衍生物，包括硝基右美沙芬和硝基右啡烷；右美沙芬和右啡烷氟代硝基衍生物，包括氟右美沙芬和氟-硝基-右啡烷；以及如上对右美沙芬和右啡烷进行修饰的氘代右美沙芬和氘代右啡烷衍生物。

实施例

NMDAR拮抗作用对ARPE-19活力的影响

通过该实验，本发明人确定MK-801和右美沙酮(REL-1017)对NMDAR受体的抑制是否挽救了ARPE-19的L-谷氨酸诱导的细胞活力降低。如图6所示，与1mM L-谷氨酸一起孵育的细胞的细胞活力降低(p<0.01)，当细胞在L-谷氨酸处理之前用两种NMDA 受体拮抗剂MK-801和右美沙酮(REL-1017)预处理时，这几乎可以忽略不计，表明这些化合物对细胞活力具有保护作用。

NMDAR拮抗作用对活性氧(ROS)的产生的影响

NMDAR激活后ROS产生增加已在体外神经元细胞中得到广泛证实。本研究也在视网膜细胞系ARPE-19上进行，以验证NMDAR激活和阻断如何影响ROS产生。如图7所示，用1mM L-谷氨酸处理的细胞中ROS的产生没有显著增加。在暴露于NMDA 受体拮抗剂(1mM L-Glu+30μM MK-801、1mM L-Glu+30μM REL-1017)的细胞中可以观察到降低的趋势，而无法达到统计显著性。

NMDAR拮抗作用对炎性转录因子p65的表达和核易位的影响

为了确定NMDAR受体的谷氨酰胺能刺激所产生的兴奋性毒性是否会激发或干扰视网膜细胞炎症机制的激活，本发明人对属于NF-kB家族的蛋白质p65进行染色，由此进行与共聚焦显微镜偶联的免疫荧光。众所周知，转录因子p65的核易位导致参与促炎反应的分子合成增加。此外，还评估了使用受体拮抗剂MK-801和右美沙酮(REL-1017)对这种蛋白质的表达和易位的影响。

如图8A-8D所示，可以观察到相比于载体的在暴露于L-谷氨酸的细胞中p65的表达增加(p<0.05)，而当细胞用两种NMDAR受体拮抗剂预处理时，p65相关荧光降低。还评估了p65响应L-谷氨酸的核易位，因为当p65易位到细胞核时，充当转录因子并促进促炎基因的表达。p65和核标记DAPI之间的共定位程度由Pearson r系数决定，该系数代表两个变量之间的相关指数。该系数在-1到1之间变化，越接近正值，p65和DAPI具有相同(核)定位的越多。图9A和9B显示p65蛋白的核表达在用L-谷氨酸处理后增加(p<0.05)，并在用NMDAR拮抗剂预处理后降低，与载体处理的细胞相当。该实验证明谷氨酰胺能刺激后NMDA受体激活参与炎症反应的建立，这一点由p65的核易位增加所证明。

NMDAR拮抗作用对靶基因NMDAR1、p65、IL-6、TNF-a表达的影响

在证实了NMDAR拮抗剂对p65核转位的影响后，为了证实它们的抗炎作用，本发明人研究了促炎细胞因子IL-6(白介素-6)和TNF-a、转录因子p65和NMDA受体的基因表达水平的变化。

相对NMDAR mRNA表达水平的量化

评估基因表达水平的第一个基因是NMDAR受体二聚体的1A亚基(称为NMDAR1)。

图10示出了用L-谷氨酸刺激NMDA受体导致该受体的基础基因表达的轻微降低，可能是通过负反馈机制，尽管这种降低没有统计学意义。相反，当受体激活被拮抗剂右美沙酮(REL-1017)阻断，与载体处理的细胞的表达水平相比，细胞显著增加其表达(p<0.0001)高达9倍。当MK-801用作拮抗剂时，NMDAR1基因表达的这种增加只是略微明显。

相对p65 mRNA表达水平的量化

对p65进行的基因表达分析(图11A和11B)表明激动剂L-谷氨酸对NMDA受体的激活导致其基因表达的显著增加(p<0.05)，而在用受体拮抗剂右美沙酮(REL-1017)预处理的细胞中，p65的基因表达降低(p<0.01)。这些数据与免疫细胞化学分析中观察到的一致。此外，本发明人可以得出结论，L-谷氨酸引发炎症反应，右美沙酮(REL-1017)对此具有独特的保护作用。

最后，已经在不同的实验条件下研究了促炎细胞因子的基因表达水平。

TNF-a和IL-6mRNA表达水平的量化

图12显示用L-谷氨酸处理的TNF-a基因表达细胞显著增加(p<0.01)，而当添加受体拮抗剂MK-801和右美沙酮(REL-1017)时，这种促炎细胞因子的表达会恢复到正常水平。与MK-801相比，用右美沙酮预处理的样品中TNF-a基因表达水平的降低稍微更明显。

图13显示当NMDA受体受谷氨酸刺激时，IL-6基因表达趋于增加；而当细胞用受体拮抗剂MK-801和右美沙酮预处理时，有减少的趋势。在受到MK-801和右美沙酮(REL-1017)受体拮抗作用的样品中，表达的降低没有显著差异。相反，在NMDA受体被L-谷氨酸激活或被MK-801和右美沙酮(REL-1017)抑制后，IL-6的基因表达水平没有发生显著变化。这些数据表明TNF-a似乎是谷氨酰胺能刺激后参与细胞毒性和炎症的主要细胞因子，因为MK-801和右美沙酮(REL-1017)对NMDAR激活的抑制对其基因表达的减少具有显著影响。NMDAR激活相关的兴奋性毒性后，TNF-a基因表达水平的增加与NF-κB转录复合物的激活和由此产生的p65易位到细胞核中是一致的。事实上，TNF-α在促进视网膜细胞中NF-κB活化方面发挥了作用。这些发现也与TNF-α诱导视神经变性并可能延迟视网膜神经元细胞死亡的观察结果一致，并且视神经中p65表达的增加可能与TNF-α诱导的轴突变性有关。

这里所列举的本发明的实施例仅是示例性的，本领域技术人员能够在不脱离本发明的精神的情况下对其进行多种变化和修改。尽管如此，某些变化和修改虽然产生了不太理想的结果，但仍可能产生令人满意的结果。所有这些变化和修改都旨在落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。