基于天然药物资源的创新药物的发现与研发+屠鹏飞

2 H
OH
OH OH HO HO

HO
H OH O OH O
cistansinensose A1 ()和A2()
O CH3
CH3 R H OH OH
Cistansinenside B
沙苁蓉中分离鉴定的新化合物
2、治疗血管性痴呆的药效学研究
苁蓉总苷对正常小鼠学习记忆的影响
50mg/kg
120 110 100 90 80 70 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
分离柱 Ⅰ
富集柱 Ⅰ
分离柱 Ⅱ
Sepbox 2D-5000
富集柱 Ⅱ
600 fractions HTS-screening
LC-MS、LC-NMR
3、基于LC-MS-DS/pHPLC/HTS技术的天然产物高效分离、 结构鉴定和活性筛选
样品
Intens. 32. x10 5 +MS3(373.6->313.8), 32.9-33.2min #1348-#1362
200mg/kg
control
苁蓉总苷50、200mg/kg组给药27天水迷宫反应时间比值逐日变化 (以对照组为100)
130 120 110 100 90 80 70 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
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
有活性
活性跟踪 分离 结构鉴定
无活性
有效部位
新药研发
有效成分
新药研发
活性先导化合物
结构优化 构效关系研究 体内代谢研究
有效部 位新药
有效部位配伍
有效成 分新药
代谢产物
测试潜伏期 （ S） 222.6±102.9** 88.2±106.2 200.7±110.7** 176.6±124.3* 216.6±101.1** 154.3±124.9
苁蓉总苷对东莨菪碱致小鼠记忆获得障碍的影响
组别 剂量 （mg/kg） 正常对照 模型组 吡拉西坦 600 苁蓉总苷 400 200 100 动物数 （只） 14(1) 15 15 12(3) 12(3) 14(1) 测试潜伏期 （ S） 194.1±101.5* 67.1±78.4 144.5±117.4* 206.1±98.8** 183.2±115.2** 191.8±117.5** 测试错误次数 （次/5min） 1.36±1.45* 3.13±2.47 1.60±1.40* 1.08±1.16** 1.42±1.38* 1.50±2.07
1.5
284.0
1.0 283.4
0.5
LC-MS-DS对色谱 峰进行鉴定，确 定已知成分
0.0 1250
32.
千里香: P-1; IT ESI +MS3(373.547->312.998) (P: 997, F: 997, R: 997, M: 1000)
H Me O O O
1000
284.0
750
中医理论：呆痴多属髓 海亏空，治当补肾益髓 选择中药 肉苁蓉、锁阳、淫羊藿、巴戟天… … 活性筛选
研究思路
肉苁蓉 有效部位筛选
苯乙醇苷类
含量测定
活性成分、作用 机理、体内代谢 管花肉苁蓉 药学、药理 毒理、临床
1、肉苁蓉属药用植物化学 成分研究
• 从荒漠肉苁蓉、管花肉苁蓉、盐生 肉苁蓉、沙苁蓉中分离鉴定了100多 个化合物，其中19个为新化合物 • 苯乙醇苷类phenylethanoid glycosides • 环烯醚萜及其苷类iridoids and glycosides • 木脂素苷类lignan glycosides • 寡糖酯类oligosaccharides • 多糖类polysaccharides • 其它类：多元醇、寡糖类、甾醇及 其苷类、单萜苷类等
NMe H HO
artemisin
CH3COO O OH
morphine R=H codeine R=CH3
H H C C C O OH O NHCO OH OCO H
H O OCOCH3
Docetaxel
S*/NM(12%) N(6%)
taxol
S/NM(12%) S (37%)
ND (28%)
1981-2006 approved small molecule drugs (~1000)
R5 OH OH OMe OMe
R6 OH OH OH OH
R7 H H H H
isoaceteoside
tubuloside B tubuloside E 2’-acetylosmanthuside
H
Ac Ac Ac
Rha
Rha Rha Rha
H
H C m Cf
Cf
Cf H H
OH
OH OH H
OH
HO
A
HO E H
β γ
H
α
O
O
H H
H H α H
H A
H O H OH OH H G
O O H H OH
H
Salsaside A
O O RhaO HO OH OH O O
Salsaside B
Salsaside C 盐生肉苁蓉中分离鉴定的苯甲醇苷类化合物
HO H HO H HO C γ H HO Me H OH OH β α O O O H O G O O H H OCCH3 O H α H β
cistantubuloside C1 (S)和C2(R)
cistantubulose A1（ ）和A2()
管花肉苁蓉中分离鉴定的新化合物结构式
HO H HO HO E H γ HO Me H OH OH β H α O O O H O
G
H O O α H H OH
HO O Me R
HO
H H H
荒漠肉苁蓉
管花肉苁蓉
盐生肉苁蓉
沙苁蓉
OR4 R3O R2O
O O OR1
R7 R5
R6
R1 2’-acetylacteoside Aceteoside cistanoside C cistanoside D Ac H H H
R2 Rha Rha Rha Rha
R3 Cf Cf Cf Fr
R4 H H H H
基于天然资源的活性先导化合物 和创新药物的发现
屠鹏飞 北京大学药学院 北京大学中医药现代研究中心
一、概述
H3C
H O O O
CH3
RO
O
H O CH3 O
1、天然产物在创新药物 发现中的作用：目前上 市的药物中，直接或间 接来源于天然产物的药 物占63％ • 天然药物：紫杉醇、喜 树碱、麻黄素、青霉素、 红霉素等 • 以天然产物为先导化合 物，通过结构修饰或全 合成的化学药物：可待 因、度冷丁、多烯紫杉 醇、10-羟基喜树碱、 各种半合成抗生素、双 环醇等 • 生化药物：
活性筛选
活性化合物
新药研发
活性化合物
有效部位 复方制剂
新化学药
二、 天然活性化合物高效发现新技术、 新方法
1、基于亲和色谱和分子烙印技术的活性成分发现
亲和色谱柱
提取物 靶酶
提取物
分子烙印填料
分子烙印色谱柱
MS
活性筛选
样品
2、基于2D-pHPLC－HTS－LC-MS/LC-NMR技术 的天然产物高效分离、活性筛选和结构鉴定
错误 率 次 /只
整组错 误率 次 /只
苁蓉 总苷
50
12
7.46± 0.13
7.14± 0.18 7.91± 0.19 8.00± 0.46 7.73± 0.75
0/0
34.40± 21.71*
16.99± 9.06## 24.38± 27.84 24.08± 32.52 37.78± 15.90
H A H
H OH H
HO H HO H HO C γ H HO Me H OH OH β α O O O H O G O O H H OCCH3 O
H β A
OCH3 OH
α
2’-Acetylosmanthuside
HO E H γ β H α O O H H H
2’-Acetylcistanoside C
OH OH OH
H
H H H
2’-acetylcistanoside C
plantainoside C osmanthuside B6(Z/E) echinacoside
来自百度文库Ac
H H H
Rha
Rha Rha Rha
Cf
Fr H Cf
H
H Cm(Z/E) Glc
OMe
OH H OH
OH
OH OH OH
H
400mg/kg
脑复康
control
苁蓉总苷400mg/kg组和脑复康400mg/kg组给药27天 水迷宫反应时间比值逐日变化（以对照组为100）
苁蓉总苷对乙醇诱导小鼠记忆再现缺失的保护作用
组别 剂量 mg/ kg
动 物 数
训练后到达目标 时间(秒)
错误 次数/ 只数
给酒精后到达目标 时间 （秒） 错误 次数/ 只数
5 H
HO HO
4
O O Me R' 1
6
4
5
O3 H
2
O
H C O CH3
3
HO
2 H
OH H 5 O O G
6
3
E
2
4 1
O HO 5 O O
1
OH
4
OH CH3 OO
R'
4
5
3
H
2
OH
Me R
1
2 H
3
HO
OH
cistansinenside A
6
4
H

Me R 1
3
H OO O G OH
47/8
5.88
3.92
200 400
脑复 康
11
0/0 0/0 0/0 0/0
8/3△△ 46/7 54/6 62/10
2.67 6.57 9.00 6.20
0.73 4.60 5.40 5.17
10
400
10
对照
12
t检验：与对照组比较＃＃P<0.01，与200mg/kg组比较*P<0.05 x2检验：与对照组比较△△P<0.01
N, Natural product ND, Natural product derivatives NM, Natural product mimic S*, Synthesis (natural product core) S, Synthesis
2、近二十年来新药研发面临的困境： • 全球新药研发的经费投入越来越大， 但上市的新药越来越少 • 很多新药上市后由于安全性问题从市 场上撤消 3、主要原因 • 组合化学 • 高通量筛选 • 过分强调靶点药物的设计与筛选 • 不愿意进行动物试验 • 不重视天然来源的先导化合物的发现
GlcO
O OMe O
O O HO N H
H N NH
O
ononin
(2,5-dioxo-4-imidazolidinyl)-carbamic acid
荒漠肉苁蓉中分离鉴定的环烯醚萜苷及其他化合物
cistantubuloside A
cistantubuloside B1 (trans) 和B2(cis)
H β A H OH OH
O O H O H α G H H H O H OCCH3 O
HO Me
O
H OH OH
Isotubuloside E
盐生肉苁蓉中分离鉴定的新苯乙醇苷类化合物
HO
6
H 5 HO HO
3
E
2
4 1
O HO 5 O
O O OGH 1

2
3 OH
A
HO 5
1 6
4 O CH 3
H H H
荒漠肉苁蓉中分离鉴定的苯乙醇苷类化合物
H
COOCH3
H
COOCH3
CH2OH H C C C C OH H H OH
H
HO
H
O
O
HO HO H
CH3
O O
CH2OH
H
O O
O
H CH2OH O
glc
8-epiloganin
6-deoxycatalpol
geniposide
CH2OH Galactitol
Nature Reviews Drug Discovery, 2008, 7, 107-109
美国FDA十年来批准的新药情况
4、基于中药、天然药物资源的活性先导化合物和创新药物研 发的优势 • 长期临床使用的实践经验 • 植动物、微生物长期进化的产物 • 天然化合物结构多样性和类药性
5
基 于 天 然 资 源 的 创 新 药 物 发 现 思 路
O Me O
O
Me
500
O Me O Me
250
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 m/z
pHPLC制备未知 成分或目标成分
LC-MSn 数据库
新化合物
高通量筛选
unknown peak
三、基于中医药理论的创新药物 的发现
(一)肉苁蓉活性成分研究 与抗老年痴呆症新药的 发现
与模型组比较，*P<0.05，**P<0.01；括号中数字为电击死亡数。
苁蓉总苷对亚硝酸钠致小鼠记忆巩固障碍的影响
组别 剂量 动物数 （mg/kg） （只） 正常对照 14⑴ 模型组 18 吡拉西坦 600 17⑴ 苁蓉总甙 400 14⑴ 200 15 100 15
与模型组比较 , *P<0.05