天然药物的研究与开发

茵陈蒿 利胆、抗炎 (Artemisia capillaris)
胆汁分泌促进作 用
贝(日本产) 口渴、视力减退、 atropine定量法 (Babylonia japonica) 瞳孔散大、言语障 （小鼠散瞳率试 碍、便秘 验) 软紫草 止血、抗炎、抗菌、前列腺素PGE2生 合成抑制活性 (Arnebia euchroma) 抗病毒、抗癌
H CH 3 H3C H CH 3 O O H O H CH 3 OCOCH2CH 2COOH O
Hydroartemisinin
Artemether 31 times
Artesunate water soluble
In 1996 reported that there were 1.5-2.7 million deaths annually and majority were children. 500 million new incidences annually.
（疟疾的儿童传染率在浅色地区和深色地区分别为10%和50%。）
20世纪60年代以来，美、英、法、德等国化费大
量人力和物力，寻找抗疟有效的新结构类型化合物，
但始终没有满意的结果。
我国是从1964年重新开始了对抗疟新药研究；
1967年，组织全国7大省、市全面开展这项工作。
从中草药中寻找抗疟新药一直是整个工作的主流，
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。
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。
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
但是，通过对数千种中草药的初步筛选，却没有任何
重要发现。
明代‘医方类聚’中记载两个治疗疟疾的复方
‘青蒿鳖甲汤’和‘青蒿茵陈汤’，于是科学家推 想到青蒿可能是治疗疟疾的主药。
研究与开发
1969年2月，中国中医研究院中药研究所首席研究 员屠呦蚴首先从收集整理历代医籍、本草、地方药志 的单、验方入手，整理了一个从2000余方药中选编的 640种药物为主的抗疟方药集，进行实验研究。经系 统查阅有关文献，改进了提取方法，终于在第191次 实验（先后筛选方药200余种）中，获得青蒿抗疟发 掘的成功。青蒿提取物对鼠疟原虫抑制率达100%。
(一)天然药物或中药中原生生物活性成分的研究
1.确定测试模型或指标，进行体内或体外试验。 2.按化学成分的性质将其粗分为不同部分，确定 活性部位。
3.采用色谱或其他方法对活性部位分离得 到活性成分。
4.根据理化性质或波普数据确定单体化合
物的结构。 5.对有药用价值的化合物进行结构修饰或
构效关系的研究，进而将其开发成新药。
除去了某种拮抗作用物质；
如果所得各个子体活性均明显减弱，则提示活性 成分可能分解、流散、或因吸附剂发生不可逆吸附所
致，或因该药的活性原本为多组分的综合作用(相加
或相乘)，故分离后反而导致活性的减弱或丧失。 具体问题具体分析，并采取相应对策。
（五）活性成分分离的几个实例
例 青蒿素的研发过程
Artemisinin
★ Ⅲ期临床试验（安全性考察）
4、正式生产
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
上市销售（GSP)
头研究阶段
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 代谢 作用机理 特 殊 毒 性 致畸 致癌 致瘾 生殖毒性 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 工业制备方 法探讨 合成 提取精制 发酵 制剂化探讨
进而将三颗针开发成一个新药。 又如：人参 人参茎叶
3.在不明确有效成分的基础上： 临床疗效明确的经典方 经验方 经药效学研究复方中药 开发为新药
4.
有效部位
有效成分
在基本搞清基础上
将有效部位开发为新药
如：地奥心血康、银杏叶制剂等。 特点：药品的均一性较易控制，临床疗效稳 定、质量易于得到保证等。
第十一章
天然药物的研究与开发
本章主要内容
一、天然药物的研究开发程序 二、天然药物中生物活性成分
的研究方法
天然药物的研究开发程序
一、天然药物或中药的研发途径
（一）从天然药物或中药中开发新的主要形式
1.
通过文献资料
民间用药的调研
发现具有药效的矿物及微生物 发现具有药效的动植物
通过药理学的筛选研 究 将其开发为新药
III期：毒性、药效（多数病人， 多点观察） II期：毒性、药效（少数病人） I期：毒性（健康人群）
申请临床试验(GCP）
急性毒性 毒 亚急性毒性 性 慢性毒性
临床试验用样品
二、天然药物中生物活性成分的研究方法
从天然药物或中药中开发创新药物的关键是能 否从天然药物或中药中分离得到有药用价值的活性 化合物。 中药有千年用药历史,对某些疾病有独特疗效,临 床基础雄厚,其中化学成分和和种类多，结构新颖， 是创新药物及其先导化合物的重要来源。
中国中医研究院中药研究所首席研究员屠呦呦带
领课题组人员发明和研制青蒿素和还原青蒿素，被评
为‚国家发明奖‛
1978 年出席‚全国科学大会‛获全国科学大会奖.
1992 年双氢青蒿素被国家科委等评为‚全国十大
科技成就奖‛. 1997 年双氢青蒿素被卫生部评为‚新中国十大卫 生成就‛. 1987 年由世界文化理事会授予"阿尔伯特· 爱因斯坦 "世界科学奖.
理作用（血清药理学）可大大降低成本。
但此法可靠性相对较差，此法不太常用。
（四）生物活性成分研究应注意的问题
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。 采用整体动物进行的试验与人比较相近，但是实 验费时费钱，现象复杂，加以动物个体差异及病理模
H CH 3 H CH 3 H3C O O H O O H CH 3 H3C O O O H O OH H CH 3 O
NaBH4
Artemisinin
[H] H CH 3 H3C O H O O H CH 3 OCH3 O H3C O O H O O H CH 3
Dihydroartemsinin with doubled activity
O H 3C H H O H CH3
The newest class of potential antimalarials are peroxy-bridge containing compounds.
O O CH3 O
疟疾流行病学调查： 分布：100多个国家为疟疾流行区，高危人群多达22亿， 超过世界人口的1/3。 发病:2005年全球每年感染疟疾超过5亿人，临床病例300～ 500万；死亡人数110～270万。 预测：根据大气环流模型(GCM)预测，2100年全球平均气温 将升高3-5摄氏度，发病人数在热带地区将增加2倍，温带 地区增加10倍以上。
Fra Baidu bibliotek
广西西林青蒿种植基地
重庆酉阳青蒿种植GAP基地
(二)天然药物或中药中前体活性成分的研究
动植物中的化学成分本身无生物活性，但经体 内代谢后的产物具有很强的生物活性，称为前体活性 成分。 对这类成分的研究常采用体内代谢的方法进行。
（三）血清药化学和血清药理学
天然药物中尽管含有很多化学成分，通常只有吸 收入血液中才能发挥药效。吸收入血的成分属于少数， 如果只研究吸收到血液中的成分（血清药化学）及药
结 构 改 造
针对复发率比较高、用药剂量比较大问题。屠呦 呦等人还对其衍生物进行了研究。
历经6年时间，开发成功抗疟疗效比青蒿素高10
倍，而复发率极低、用药剂量小、使用方便的抗疟新
药--还原青蒿素。
1990年3月，还原青蒿素通过了技术鉴定，专家 们普遍认为该药是目前国际上比较理想的口服抗疟治 疗药，将青蒿素结构中的羰基改为羟基，使临床疗效 大幅度提高，具有理论和实际意义。
2.
已知某种成分
已知某类成分
具有药用价值 根据动植物的亲缘关系 寻找含有这种成分的动植物 将其开发为新药
这种形式可以解决贵重药材资源不足的问题，
从而寻找替代资源。
如：黄连、黄柏均含有黄连素，具有抗菌消炎作
用，临床疗效良好，但因黄连、黄柏资源有限，
故限制黄连素的使用。
根据亲缘关系发现三颗针中也含有黄连素，
surugatoxin arteriole arnibinone arnebifuranone shikonins类
4．注意正确比较并判断各个部位的活性
一般要与母体比较，所得几个子体活性强弱参 差不齐，则示活性分离与物质分离平行，预示可能 得到良好的分离效果； 如某个子体活性显著增强，则示分离过程中可能
通过天然药物的研究 5. 中药中有效成分的研究 生物活性成分的研究 发现有药用价值的单体
开发为新药 如：青蒿素 青蒿素甲醚
（二）从天然药物或中药中开发的三阶段 1、临床前研究
① 选定研究对象； ② 收集原材料 ③ 筛选活性 ④ 分离追踪活性成分、确认结构
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
处方及工艺研究 临床及生产用药品质量研究
⑥ 制剂工业化研究
原料及制剂稳定性研究 生物利用度或溶出度试验
资源调查研究 栽培研究
⑦ 原料保障
供应研究
组织培养
人工合成
2、临床试验研究
① Ⅰ期临床试验 ② Ⅱ期临床试验 ③ 申请新药证书及生产批文号 3、试生产阶段
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.) 大黄（Rheum coreanum及R. palmatum的杂交种）
生理活性 强心、利尿 兴奋、镇痛 健胃、缓泻
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) 茵陈色原酮 (capillarisin) 等
型难于建立等因素，给分离过程活性筛选带来难度。
目前在实际工作中多采用的是那些灵敏、简便、
可用于微量样品的体外活性测试方法。
其中，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。
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。