天然产物的研究发展趋势

天然产物的研究发展趋势

随着社会的不断发展，科技的不断进步，人们的各种观念也在随之改变。特别是对身心的健康越来越重视，对环境、食物、医药、日常用品等要求也是越来越高。所以没有危害成份的纯天然产物就越来越受广大人群的喜爱，于是关于天然产物的研究也随之兴起。

天然产物是指动物、植物、昆虫、海洋生物和微生物体内的组成成分或其代谢产物以及人和动物体内许许多多内源性的化学成分统称作天然产物。近年来，对天然生物产物的研究逐渐扩展和深入，尤其是海洋生物活性物质的开发利用。概括的讲，天然产物是指通过精细化工、生物化学技术，从天然原料中提取分离出的具有独特功能和生物活性的化合物。

自然界中的生物千差万别，种类繁多。它们含有大量天然有机化合物，包括一级代谢产物，也包括大量二级代谢产物。这些产物不仅对生物体本身的防御、生理的调节起重要作用，而且也对人类的健康做出了非常重要的贡献。随着人们健康意识的不断提高，对生物来源的诸多生物活性物质重要性的认识也不断提高。对天然生物产物特有的化学结构复杂性和生物活性多样性的研究，不仅直接激发有机化学学科的发展，面有是有机化学进入生命科学的自然通道，并可促成从分子水平认识并揭示生命的奥秘。目前研究的天然生物活性物质以植物生物活性物质为主，对动物、微生物的生物活性物质研究也较多，特别是对海洋生物的研究迅速发展。

来源于植物界的有效成分主要有黄酮类、生物碱类、多糖类、挥发油类、醌类、萜类、木脂素类、香豆素类、皂苷类、强心苷类、酚酸类及氨基酸与酶等。

微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。能够提供有效成分的主要是真核生物中的真菌与藻类，以及其他微生物的代谢（发酵）产物。来源于微生物及发酵液的有效成分主要有多糖类、酶类、抗生素类、色素类、氨基酸类、有机酸类、醇酮类、维生素类、核酸类等等。

海洋占地球表面积的71%，生物量约占地球生物总量的87%，生物种类20多万种，是地球上最大的资源能源宝库，目前人们对海洋生物的认识仍相当有限，利用率仅1%左右。到目前为止海洋天然产物有效成分主要有甾醇、萜类、皂甙、不饱和脂肪酸、多糖和糖苷、大环内酯、聚醚类化合物和多肽等。

人类从动植物资源中获取食品、染料、医药及其它工业原料，已有悠久的历史。据估计世界上现存植物约60万种，但做过化学及药理研究的还不到10%。我国是世界上拥有夸特种类最多的国家之一，对药用植物的使用历史之悠久、经验之丰富居世界前列，但对其化学和药理的研究却落后于一些发达国家。所以近几年来，日、美、法等国的有关学者对我国西南、西北地区的药用植物产生了极大的兴趣。我国不仅陆地上植物种类繁多，海洋药用生物的品种也极为丰富。近十多年来一些发达国家对海洋生物的研究有了蓬勃发展，从中发现了不少具有生理活性的结构特殊的化合物，如从海葵中得到的海葵毒素是目前已知最毒的非蛋白神经毒素。我国南海广泛存在的珊瑚、海绵等海洋生物种类繁多，对它们的研究是70年代后期才起步，但也获得一些具有独特生理活性的物质，有的化合物的碳骨架是陆地生物中极少见或尚未发现的。所以开展药用植物及海洋生物的研究不仅可以开辟药源，弘扬祖国传统医学，而且一些新化合物的发现及合成必然促进有机化学学科的发展，具有深远的意义。

随着多学科的相互渗透与交叉,天然产物研究与生物学研究越来越密切, 天然药

物研究的对象也日益扩大。在过去的100 多年间, 天然产物化学研究的对象主要是陆生植物资源。近20 年来随着陆生资源的大幅减少、人口数量的迅速增加和科技水平的飞速发展, 人类面临的可持续发展与资源匮乏、环境恶化之间的矛盾日益突出,以开发海洋资源为标志的蓝色革命( blue revolution)正在形成前所未有的浪潮。天然产物研究的对象从传统的陆生动植物逐渐向海洋动植物、无脊椎动物、微生物等发展, 并且从近海生物向极地海洋生物延伸,研究范围也从传统的萜类、生物碱类、甾体类等向结构更为复杂的聚醚类、大环内酯类、前列腺素类、超级碳链化合物以及生物活性内源性物质如多糖、多肽等延伸。海洋天然产物独具的奇特而多元化的化学结构是陆生天然产物所无法比拟的,其复杂程度甚至远远超出了科学家们的想象, 这些丰富多彩的海洋次生代谢产物已经成为研制开发新药的基础。近年来由于提取分离和结构鉴定技术飞速发展,使得以前由于技术手段限制研究甚少的微量成分、不稳定成分及水溶性成分的研究方法日趋成熟,同时生物技术发展速度惊人,对生物大分子药物的研究也起到了有力地促进作用, 海洋天然产物的研究与开发更是蒸蒸日上。科学家预言: 新一代抗癌药物很可能就来自于海洋。

近年来对海洋天然产物的研究已取得了一定的成果, 目前大约有45个来自海洋的天然产物正在进行Ⅰ～Ⅲ期临床研究, 有的甚至已经被批准上市。来源于被囊动物红树海鞘Ecteinascidia turbinata的ecteinascidi-743(Et-743, trabectedin) 对直肠癌、乳腺癌、肺癌、黑色素瘤等有显著的疗效, 2007年10 月欧盟已批准该药( 商品名Yondelis) 用于晚期软组织肿瘤的治疗, 成为第一个现代海洋药物。1982 年从采集于加利福尼亚海湾的总合草苔虫中分离得到的第一个具有抗癌活性的大环内酯类化合物苔藓虫素( bryostain-1)为特殊抗肿瘤药物,作用于蛋白激酶C(PKC),对白血病人血液中分离的急性白血病细胞、慢性淋巴细胞及HL-260白血病均有明显的诱导分化作用,并抑制其生长,目前已完成80多例Ⅱ期临床研究。此类化合物除了直接杀死癌细胞外还能促进造血功能, 是一类极有希望的低毒性抗癌药物。脱氢膜海鞘素( dehydro didemnin B, 商品名A plidin) 是来自地中海海鞘Aplidium albicans 的一种抗肿瘤环肽类化合物,对甲状腺癌、直肠癌、结肠癌、淋巴瘤、肾癌等的体内外试验均表现出广泛的抗肿瘤活性, 其特点是可以直接杀死癌细胞,活性甚至是紫杉醇的80倍,且没有毒性。1991 年, Aplidin 进入到抗实体肿瘤和非霍奇金淋巴瘤的Ⅰ期临床试验, 目前正进行治疗前列腺癌和膀胱癌的Ⅱ期临床试验。西班牙的Pharma Mar 公司于2000年2月曾宣布Aplidin是第2个最有希望进入医药市场的海洋药物。

海洋生物种类繁多、数量庞大, 人们对海洋生物的研究还只是开始, 且相当有限。同时,自然界还拥有数以百万计的昆虫和其他无脊椎动物,它们的化学成分研究大部分是在化学生态学的名义下进行的, 并没有和药物的发现联系在一起, 更没有研究它们的生物活性与疾病的关系。这些工程浩大的研究工作都亟待科学家们去争分夺秒完成。

另外，对于天然产物研究还在向着其它更多的方向发展，比如：现代创新医药，农药，还可以研究细胞循环，信息传递，细胞内蛋白质运载等。我国对天然产物的研究还处于初级的水平，随着从分子水平领域的切入，天然产物的研究将进入更高层次的发展。