第十一章 天然药物的研究开发

2．确保供试材料具有活性
这是追踪 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 植物粗提取物 本方法的优点是： 体 外 多 项 指 标 筛 选 分离活性化 ①活性低或含量少的化合物不至于 抗肿瘤活性 丢失 合物的前提。 ②增加了检出新化合物的机会； 示有抗肿瘤活性 ③可能分离得到不同作用机制的化 为了确保活 体 内 筛 选 抗 肿 合物 瘤活性 性成分离工 作在可靠的 有抗肿瘤活性 无抗肿瘤活性 基础上进行， 确 定 抗 肿 瘤 活 性 或 溶剂分配 作用机理有新颖性 对供试天然 色谱分离 浓缩物 药物或中药 示 有 新 颖 性 有时须采用 示有抗肿瘤活性 多项指标、 跟 踪 分 离 活 性 成 分 体内复筛抗肿瘤活性 体内外进行 测试加以确 有活性 认。 无活性
OH O 21 O 17
氯 仿 层 (222g) (高 活 性 )
水层 氯仿处理
氯 仿 层 (32g) (高 活 性 )
水层 (低 活 性 )
第三节 天然药物化学研究方法
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。
二、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。
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。
四、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。
第十一章 天然药物的开发
第一节
概
述
2l世纪已经到来,在新的世纪,具有我国传统文化 特色和独特优势的中药，正面临着前所未有的发 展机遇和挑战： 一方面 ，随着社会的发展，人 类疾病谱已悄然发生改变，医疗模式已由单纯的 疾病治疗转变为预防、保健、治疗、康复相结合 的模式，各种替代医学和传统医学正发挥着越来 越大的作用。生存环境的不断恶化，人类“回归 自然”的呼声越来越高，传统医药倍受青睐。
大黄（Rheum coreanum 健胃、缓泻 及R. palmatum的杂交种） 茵陈蒿 (Artemisia capillaris) 贝(日本产) (Babylonia japonica) 软紫草 (Arnebia euchroma) 利胆、抗炎 口渴、视力减退、 瞳孔散大、言语障 碍、便秘
止血、抗炎、抗菌、 前列腺素PGE2生 抗病毒、抗癌 合成抑制活性
研究实例二
喜 树 原 料 12kg
喜树碱的发现
热正己烷提取
正己烷提取物
植物残渣 乙醇提取 用 4 倍 体 积 的 氯 仿 +1/4 体 积 的 5%含 水 乙 醇 处 理
19
(无 活 性 , 弃 去 )
12 A 10 9 8
11
1 N B 7
18 2 C 6 5 3 N 4 14 D 16 O 20 F
2 ．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。 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。 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。
另一方面，随着全球经济一体化进程的加快，特别是
我国已经正式加入WTO，中国医药市场融入国际医药大市场的 广度和深度将进一步加剧，将面临强大跨国医药集团的激烈竞 争以及日本、韩国、印度等亚洲国家传统医药产品和德国、法 国等欧洲国家植物药的巨大冲击，我国生产的众多传统中药产 品由于尚不能符合国际医药市场的标准和要求，目前仅3%的国 际市场销售份额还有可能进一步萎缩。 我国是世界上植物 资源最为丰富的国家，约有30000余种高等植物。我国有从热 带、亚热带、温带到寒带的多种植物资源，其中特有种占50％ 以上，其丰富的生物多样性是世界上其他国家所不能及的，蕴 藏着巨大的开发潜力。为从事天然药物研究提供丰富的研究材 料。
注册分类
1、未在国内上市销售的从中药、天然药物中提取的有效成份及其制 剂。 2、未在国内上市销售的来源于植物、动物、矿物等药用物质制成的 制剂。 3、中药材的代用品。 4、未在国内上市销售的中药材新的药用部位制成的制剂。 5、未在国内上市销售的从中药、天然药物中提取的有效部位制成的 制剂。 6、未在国内上市销售的由中药、天然药物制成的复方制剂。 7、未在国内上市销售的由中药、天然药物制成的注射剂。 8、改变国内已上市销售药品给药途径的制剂。 9、改变国内已上市销售药品剂型的制剂。 10、改变国内已上市销售药品工艺的制剂。 11、已有国家标准的中成药和天然药物制剂。
致畸 致癌 致瘾 生殖毒性
工业制备方 法探讨
合成 提取精制 发酵 制剂化探讨
I期：毒性（健康人群）
申请临床试验(GCP）
代谢
作用机理
急性毒性 毒 亚急性毒性 性 慢性毒性
临床试验用样品
第二节
天然药物中开发新药途径
一、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 。
(弃 去 )
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。
中药或天然药物名称 乌头 (Aconitum spp.)
红 豆 杉 茎 12kg 95%乙 醇 提 取 浓缩物 氯 仿 --甲 醇 萃 取
CH3COO H H H
10 9 3 1 2
O OH
7 4
H
O
C C C O OH NHCO O
H OH OCO
OCOCH3
水 层 (弃 去 )
氯仿 30 管 液 滴 逆 流 层 析 8--18 管 (14g,T/C=30%,23mg/kg) 400 管 液 滴 逆 流 层 析 170--189 管 (2.4g,T/C=16%,15mg/kg) 加苯研磨 析 出 Taxol(0.5g,T/C=24%,5mg/kg)
现代创新药物研究开发的大致过程
合成
情报 活性筛选 提取、结 构测定
创新药物源 头研究阶段
上市销售（GSP)
申请专利
申请生产许可(GMP)
杂志公开发表 接受公众检验
选择确定作为开发对象的目标化合物 工业化探讨（大量制备）
(GLP)
药效药理
药 理 生 化 一般药理 药物动态 吸收排泄 特 殊 毒 性
III期：毒性、药效（多数病人， 多点观察） II期：毒性、药效（少数病人） 理化学性质、 制定质量标准 稳定性 配伍变化 试验方法 试验规格
例
青蒿素的构效关系研究
六、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。
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； 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。
三、药物普筛
本世纪初，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。 药物的筛选有两种方法： 1．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。
生理活性 强心、利尿 兴奋、镇痛
活性筛选体系 Yagi-Hartung法 （离体蛙心） 致泻活性(小鼠) 胆汁分泌促进作用 atropine定量法 （小鼠散瞳率试验)
目标活性物质 去甲基乌药碱 （Higenamine) 乌头碱类 番泻苷 (sennoside) 茵陈色原酮 (capillarisin)等 surugatoxin