第2次课-生化-天然产物化学(研究方法)

二、天然药物中生物活性成分的研究方法
（一）天然药物及中药中原生生物活性成分 的研究:
1. 通过调研或广泛筛选需要开发的天然药物。 2. 根据原料药中化学成分的性质将其粗分成
几个部分，通过活性测试确定有效部位。
3. 在活性测试指导下，采用各种色谱方法和 其它方法对活性部位进行跟踪分离，最终 得到活性成分。
（三）血清药化学和血清药理学
除了治疗消化道系统或某些特殊的成分，通常
天然药物中成分只有吸收入血后才能发挥药效。
目前进展就较慢，原因如下：
➢ 不同化学成分在天然药物中含量相差巨大（百分之
几至百万分之几）； ➢ 不同化学成分与血浆蛋白结合率不同； ➢ 同一成分在不同时间在血中含量不同（吸收入血成 分很快被代谢、分布、排泄）； ➢ 天然药物成分在动物体内难以积累到足量样品； ➢ 结构测定方法有限，多数只能依靠LC-MS。
（四）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： ➢ 药效不理想； ➢ 存在一定的毒副作用； ➢ 含量太低，难以从天然原料中取材； ➢ 因结构过于复杂，合成也十分困难； ➢ 水溶性差、生物利用度差等等
5. 通过天然药物或中药中的有效成分或生 物活性成分的研究，从中发现有药用价 值的活性单体或潜在药用价值的活性单
体即先导化合物。
什么叫先导化合物呢?
有一定的生物活性，但因其活性不够显
著或毒副作用较大，无法将其开发成新 药的具有潜在药用价值的化合物。
（二）天然物药品（一类新药）的开发研
究过程：临床前→临床→试生产
➢ 中药是创新药物及其先导化合物的重 要来源。
• 基于高通量活性筛选跟踪的活性成分研究
细胞、靶酶水平 的高通量筛选
亲和色 谱技术
分子烙 印技术
生物芯 片技术
中药样品
粗提物
分离部位
单体化合物
（二）天然药物及中药中前体活性成分的研究
➢ 有些中药中的化学成分本身并无生物活性， 但经体内代谢后所产生的代谢产物具有很强 的生物活性（前体药物prodrug）；
2. 已知某种成分或某类成分具有药用价值或 已成为新药，根据动植物的亲缘关系，寻 找含有这种或这类成分的动植物，进而将 其开发成新药。
3. 在不明确有效成分的基础上，将临床疗 效明确的经典方、经验方或经药效学研 究具有开发价值的复方中药开发成新药， 或将现有新药改变剂型。
4. 在基本上搞清了有效成分和有效部位的 基础上，将有效部位开发成新药。
1 Extrakt 2
MeOH Extract of Supernatant
Column Chromatography RP low-pressure LC
天然产物化学
chemistry of natural product
第二讲 天然药物研究与开发
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 三、我国中药、天然药物化学研究存在的主
要问题。
一、天然药物的研究开发程序
（一）从天然药物或中药中开发新药的五种 形式：
1. 经过文献资料或民间用药的调研或通过现 代药理学的筛选研究，发现某种动物、植 物、矿物或微生物具有药用价值，然后将 其开发成新药。
新药研发
新化学药
活性化合物
4. 根据理化性质和波谱数据确定单体的 化学结构，进行活性评价。
5. 对有开发价值的化合物进行结构修饰 和构效关系的研究，进而将其按国际 惯例开发成创新药物。
➢ 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
得到有药用价值或潜在药用价值的活 性化合物；
30
Injected:
200 µg
20
For bioassay: 50 µg
10
0
I
II
III
IV V
VI VII VIII IX X XI
Planta Med. 67, 411-16 (2001)
LC-DAD-MS
O
N
NH
H
O
Indirubin
O N
N O
Tryptanthrin
Radical Scavengers from Beauveria amorpha RCEF 0083
文 献 古 籍、民 族 、 民 间、临 床 名 方、天 然 产 物、国外天然药物、老药
收集样品 提取
粗提物
体外方法 体内方法
活性筛选
有Hale Waihona Puke Baidu性
活性跟踪 分离 结构鉴定
无活性
有效部位
新药研发
有效部 位新药
有效成分
新药研发
有效成 分新药
活性先导化合物
结构优化
体内代谢研究
构效关系研究 代谢产物
活性化合物
活性筛选
例如：秦皮素 → 3,4-二羟基苯丙酸 （抗菌）（体内代谢）
体内代谢法：
即将天然药物或其成分给动物食用后，分别 收集动物的粪便、尿、胆汁，然后采用各种提取 分离方法分离它们中的代谢产物，并采用谱学和 与标准品对照的方法确定它们的化学结构，在化 学结构已知的情况下进行生物活性评价，对有开 发价值的化合物再进一步开发。
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 关系比较研究，可能发现比较理想的活性化合物， 并开发成新药。
例 青蒿素的构效关系研究
（五）从中药或天然药物中跟踪分离活性化合物
天然药物
HPLC
5. 活性化合 物的分离和 结构鉴定
1. HPLC – 分离
2. 生物活性测试
UV MS
4.数据库检索
3.联用光谱
•色谱－高通量筛选－快速结构鉴定(LC-MS、LC-NMR)联用技术
一级色谱
三级色谱
流
份
高通量筛选
LC-MS、LC-NMR
二级色谱
Activity Profiling for COX-2 Activity
60
50
COX-2 Inhibition in
40
Mono Mac 6 cells [%]
1. 活性跟踪指导下的活性成分(结构新颖和作用机 制新颖)的提取分离与结构鉴定将是天然产物化 学研究的主要形式。
2. 选定研究对象→收集资料→筛选活性→有活性 者跟踪分离得单体或活性部位→确认结构→动 物试验（药效、毒性、药代） → 申报临床研究 →临床研究（1、2期） →申请新药证书及生产 批文号→试生产（3期） →正式生产。（原料供 应保障研究、制剂工业化研究。需10~15年时间、 1.5~2.5亿美元）