第四讲天然药物的现状与发展2讲课文档

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使用植物药方面各国又有不同政策,对一些有毒
植物药有不同的限制,有些国家限用乌头、马钱子 等药物,有些国家甚至限用黄连和黄连素,对重金 属和农药残留量限制甚严,对新闻媒体宣传药物功 效非常严格,像我国这样宣传药物的功效的现象是 少见的。
植物药的研究开发中,欧美国家重视开发肿瘤、
心血管疾病、神经精神疾病和艾滋病等重大疾病的 治疗药物。亚洲除上述疾病外,对治疗消化系统疾 病、骨质疏松症、炎症、传染性疾病的天然药也非 常重视。“保健药”近年在亚洲很风行,但问题尚多
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例 青蒿素的构效关系研究
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6)、其他领域的研究 (1)在新药的研究中,深入开展药物作用机制的研究 ,也能为新药的发现提供重要的线索。 (2)利用药物的毒副作用发现新药。
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实例一 紫杉醇的发现
1971年:提取分离,结构确定,活性确认
1975-76年:在多种瘤株上实验有效;
抗疟药方面有青蒿素(Artemisnin)
心脑血管药物方面有银杏内酯
(Ginkgolides)
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天然药物及其衍生物
黄花蒿 Artemisia annula
青蒿素 Artemisinin
蒿甲醚 Artemether
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O O
O O
O
生物利用度较低 复发率高
O O
O O
OCH3
但是有时这种体外活性测试方法所得结果与药物实际在 体内的作用并不平行,故实践中也应予以注意。
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2.确保供试材料具有活性
这是追踪 分离活性化 合物的前提 。为了确保 活性成分分 离工作在可 靠的基础上 进行,对供 试天然药物 或中药有时
须采用多项 指标、体内 外进行测试 加以确认。
第四讲天然药物的现状与发展
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优选第四讲天然药物的现状 与发展
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一、天然药物的现状
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据统计,1981-2002年成功上市小分子新药中, 基于天然产物(N)、其衍生物(ND)、其模 拟物(半合成:S*/NM;全合成:S/NM)和药 效团组合物(S*)共占61%。可见从天然产物 中挖掘相关的结构与活性信息是新药发现的最 关键基础工作之一。
上第一步就是确定品种类别,由于植物或中药同名异物和 同物异名现象较多;植物的科、属不同,成分各异,药效 作用也有很大差别,品种的鉴别、鉴定显得尤为重要,如 果品种没有鉴别准确,实验结果很难会有好的重现性。 (2)考察其生长环境,采收季节,加工与炮制方法等,这些因
骏河毒素 (surugatoxin)
止血、抗炎、抗菌、 前列腺素PGE2生合
抗病毒、抗癌
成抑制活性
紫草素类
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4.注意正确比较并判断各个馏分的活性
分离过程中总是按“等剂量不等强度原则”对 每一阶段得到的馏分进行活性定量评估,并与 母体作比较,追踪活性最强馏分。
分离过程中常配合采用各种分离手段以求获得良好 的分离效果,并应尽量避免采用可能导致活性成分分解 或不可逆吸附的方法或试剂。
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目前市售药物中,约有1/4或更多来源于 天然药物。但是各国情况不同,西欧和美 国植物来源药物占25%,俄罗斯和东欧各 国占32%,我国占42%~45%。
各国对天然药物的管理也不尽相同,美国仅 允许用纯天然药物有效化学成分;欧洲允许 用天然药物有效部位形成的制剂;日本、韩 国、东南亚和南亚允许东西方两种医疗体系 共存。日本和我国及台湾地区则大量使用中 药复方制剂。

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新药研究出现回归 自然趋向的主要原因是对 于药物安全性的重视,使开发高教低毒的新药 的难度越来越大,研究成本急剧上升。 而回归 自然,从天然产物中研制新药可以增加出药的 机会, 显著降低成本。
天然药物研究的最大兴趣在于发现先导化合物 。但先导化合物又不会十全十美,有些有毒副 作用,有些药效不强,药物学家总是进行结构 修饰或简化,以期得到副作用小而疗效高的药 物。
中药或天然药物名称 乌头
(Aconitum spp.)
生理活性
强心、利尿 兴奋、镇痛
大黄(Rheum coreanum及R. 健胃、缓泻 palmatum的杂交种)
活性筛选体系 Yagi-Hartung法 (离体蛙心)
致泻活性(小鼠)
目标活性物质
去甲基乌药碱 (Higenamine) 乌头碱类
番泻苷 (sennoside)
天然药物及其衍生物
喜树 Camptotheca acuminata
羟基喜树碱 Hydroxycamptothecin
拓扑替康 Topotecan
OH
HO
O
N
O
N
水溶性较差,O 毒性大
N(CH3)2 HO
OH O
N
O
N
O
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天然药物及其衍生物
红豆杉
Taxus
紫杉醇 Taxol
紫杉特尔 Taxotere
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H N
O
OH O
O
AcO
O
OH
O AcO HO OCOC6H5
H ON
O
OH O
O
HO
O
OH
O AcO HO OCOC6H5
二、天然药物的研究开发
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1、天然药物研究开发的三个阶段
1)、临床前研究
① 选定研究对象;
② 收集原料 ③ 筛选活性 ④ 分离追踪活性成分、确认结构
然发现那次培养的细菌有些菌落没 有生长,仔细观察发现,在这次实 验中,培养基被霉菌污染所致,后 来从这种霉菌中发现了能杀灭细菌 的物质青霉素,开辟了抗生素治疗 疾病的新领域。
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3)、药物普筛
20世纪初,特别是30年代以来,世界各国开展了在特定
药理模型的基础上筛选药物的工作,对天然药物的筛选,导 致了许多新药的发现。
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追踪分离天然活性化合物时的注意事项
1.关键在于选择、建立先进的生物活性测试方法
天然活性化合物的追踪分离能否取得成功,关键在于有无好 的生物活性测试体系.试验模型可以有整体动物、器官、组织 、细胞、酶或受体以及体内生物活性物质等。
利用对酶、受体或体内生物活性物质的抑制或促进作用, 以及利用基因调控影响进行的活性测试方法因为简便易行又可 定量,更是受到青睐,得到越来越广泛的应用。
B、在活性筛选方法的指导下进行化合物的分离提取 (Bioassay Directed Separation)。
在供试样品的活性确定以后,选用简易、灵敏、 可靠的活性测试方法作指导;在分离的每一阶段对分 离所得的各个组分进行活性定量研究和评价,跟踪其 中活性的部分。
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优点: (1)由于分离过程中,没有化合物类型的框框限制,只以活性
例 美国国立癌症研究中心筛选抗肿瘤活性植物或动物粗提取物方法
本方法的优点是:
①活性低或含量少的化合物不至于丢 失
②增加了检出新化合物的机会; ③可能分离得到不同作用机制的化合物
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3.在众多生物活性中力求找出最本质的作用
天然药物或中药在临床治疗上可能作用于多个靶点,因而具有多种疗效,即表现出多方面的活性。研究者应当力求找出 其中最本质的作用,选择建立反映临床治疗作用特点、且效果与之平行的活性测试体系,才有可能追踪分离出目的活性成分 或甚至有效成分。
5)、天然药物的化学修饰或结构改造
从天然药物或中药中筛选追踪得到活性化合物只 是一类创新药物研究的前期阶段。不少天然活性化合 物因为存在某些缺陷而难以直接开发利用:
(1)药效不理想;
(2)存在一定的毒副作用;
(3)含量太低,难以从天然原料中取材;
(4)因结构过于复杂,合成也十分困难; (5)水溶性差、生物利用度差等等 因此,我们只能以它们为先导化合物,在经过一系 列的化学修饰或结构改造后,对得到的衍生物进行定 量构-效关系的比较研究,才有可能发现比较理想的活 性化合物,并开发成新药。
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4)、代谢研究
(1)药物的代谢研究结果又往往给新药研究提供 信息。
由于药物的体内过程不同,有些药物转化后, 活性更高,有些转化后则失活,从而可以帮助我们 提供新药设计的重要知识。
(2)植物成分的生物转化,可为一些化合物的结构修 饰提供思路,提供新颖的先导化合物。
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药物的筛选有两种方法:
A、分离纯化得到纯品化合物,然后再进行活性测试。 优点:
(1)目标清楚,方法简捷,指标明确,标准同一。
(2)分得标准品后可进行多种药理活性的测试。 缺点: (1)如果选择的分离方法不当,活性化合物丢失的可能性极 大。 (2)对于极微量活性化合物,这种方法很容易漏检。
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为指标进行追踪,故发现新化合物的可能性很大。 (2)如果分离过程的某一阶段,如因分离方法或材料选择不当,
导致活性化合物的分解变化或流散时,还能迅速查明原因, 并可采取相应的措施进行补救。对天然活性化合物的分离 来说,这是一种较好的方法。
缺点:
(1)活性测试的样品及工作量均大大增加;
(2)要求分离工作者与活性测试人员两个方面的配合。
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急性毒性试验 长期毒性试验
⑤ 动物试验 特殊毒性试验
(致畸、致癌、致突变) 药代动力学试验
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⑥ 制剂工业 化研究
处方及工艺研究
临床及生产用
药品质量研究
原料及制剂
稳定性研究
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生物利用度 或溶出度试验
资源调查研究
⑦ 原料保障
供应研究
栽培研究 组织培养
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从具有肯定药理作用的天然产物出发,将其作 为一个先导化合物,进行结构修饰,合成一系 列化合物,从中寻找高效、低毒、结构新颖的 药物,是寻找新药、进行药物设计的主要途径 之一
五味子
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木脂素
联本双酯
抗肝炎一类新药双环醇
目前国际热点的天然药物有:
抗癌方面有紫杉醇(Taxol)及其衍生物,喜 树 碱 新 衍 生 物 , 鬼 臼 毒 素 (Podophyllotoxin) 新 衍生物。
研究实例二 喜树碱的发现
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3、 天然药物化学研究方法
1)、在开展某一天然药物的研究中,研究开始前,必须进 行充分的调查研究。这其中包括实地调查,资源调研和文献调 研三个方面。
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实地调查
包括临床疗效的考察和实际应用效果(民间使用情况): (1)由于影响植物药功效的因素较多,在确定其功效的基础
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人工合成
2、临床试验研究 ① Ⅰ期临床试验(毒性(健康人群) ); ② ; Ⅱ期临床试验(毒性、药效(少数病人) )
③ 申请新药证书及生产批文号。
3、试生产阶段 Ⅲ期临床试验
(毒性、药效(多数病人, 多点观察))
4、正式生产
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2、天然药物中开发新药途径
1)、经验积累
中药的研究离不开祖国医学长期实践所积累的经验,是寻找新药 的极为重要的源泉和基础。古代,人类在寻找新药的漫长历史中,在
亲身“尝试”中不断积累各种药物知识,即神农尝百草的方法。在 天然药物的研究过程中,要注重经典文献的调研,如根据中医经验 和历代医书上记载中药青蒿对“截疟”有效。东晋葛洪著《肘后备 急方》中记载,“青蒿一握,水二升渍,绞取汁尽服之”,说明青蒿 中含有抗疟有效成分,且加热易破坏,故将青蒿低温提取获得抗疟 有效成分青蒿素,用于抗疟具有显著的特点,又通过构效关系研究 合成了新的衍生物,疗效显著提高,且水溶解性更强。
文献是前人积累的宝贵经验,通过查阅文献了解近缘植物的研究 概况。只有了解前人成功的经验和方法,才能最大限度的借鉴和利用 前人的经验开展新的研究十少走弯路,节省人力、物力和时间。
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2)、偶然发现
偶然发现在新药研究和发现中是 较常见的,最典型的例子是青霉素的
发现,1928年,英国细菌学家弗莱 明一次在研究葡萄球菌的实验中偶
1977年:临床前研究; 1979年:作用机理探明;
1982年:Ⅰ期临床实验; 1985-86年:Ⅱ期临床实验(卵巢癌); 1986年:紫杉醇侧链的全合成;
1988年:紫杉醇半合成;
1990-93年:侧链合成方法的改进;
1992年:FDA批准;
1994年:首次全合成。
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茵陈蒿 (Artemisia capillaris)
贝(日本产) (Babylonia japonica)
软紫草 (Arnebia euchroma)
利胆、抗炎
胆汁分泌促进作用
茵陈色原酮 (capillarisin)等
口渴、视力减退、瞳 孔散大、言语障碍、 便秘
atropine定量法 (小鼠散瞳率试验)
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