天然产物在药物发现和开发中的作用(PDF) The role of natural products in drug discovery and development

环球医讯 / 创新药物来源:www.researchgate.net苏丹 - 英语2025-09-01 19:40:08 - 阅读时长4分钟 - 1575字
本文系统回顾了天然药物在人类历史各时期的演变过程,从古代文明的植物疗法到现代高通量筛选技术的应用。文章详细阐述了植物次生代谢产物在药物开发中的四大核心作用:直接作为生物活性成分、作为药物前体、作为药物原型分子、作为药理学探针,并通过地高辛、紫杉醇、鬼臼毒素等典型案例说明植物药物的现代应用。通过分析青蒿素、加兰他敏等新型药物研发进展,揭示了天然产物在抗癌、抗病毒领域的突破性贡献,同时探讨了植物细胞培养技术和组合化学在提升药物产量中的未来潜力。全文数据详实,涵盖了从4000年前苏美尔泥板记录到21世纪新药开发的完整脉络。
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天然产物在药物发现和开发中的作用

医药植物的历史演进

医药植物自古以来就是人类身心治疗的重要基石。考古证据显示,最早的医学文献可追溯至4000年前苏美尔文明的泥板文字,记录了植物治疗多种疾病的案例。古埃及文明中,大蒜(Allium sativum)用于治疗心血管疾病的历史记载近期获得了科学验证;曼德拉草(Mandragora officinarum)则被用于止痛疗法。

同期发展的传统医学体系包括:

  1. 中国传统医学:《中华本草》记载超过5000种药用植物,肉桂(Cinnamomum zeylanicum)用于肠胃不适,黄芪(Astragalus membranaceus)作为适应原缓解压力,大黄(Rheum rhabarbarum)用作泻药,人参(Panax ginseng)虽起源存在争议,仍是全球知名草药。
  2. 印度阿育吠陀医学:提出"四体液说"理论,认为健康源于体液平衡。蛇根草(Rauwolfia serpentina)的神经精神联合降压作用经临床验证后全球应用,拯救了数百万生命。

古希腊医学家泰奥弗拉斯托斯、迪奥斯科里德斯和盖伦的著作深刻影响了阿拉伯和中世纪医学实践。伊斯兰文明时期,伊本·拜塔尔的《药典》收录了1400多种药用植物,穆斯林学者开创了现代药学与化学方法。

活性成分的科学化开发

18-19世纪欧洲化学的突破实现了药学革命:

  • 关键转折点:1806年弗里德里希·塞尔图纳首次从鸦片中分离吗啡,开启活性成分研究时代。
  • 里程碑药物:奎宁、阿托品、咖啡因、可待因、吐根碱、士的宁、筒箭毒碱和阿司匹林的发现。
  • 技术突破:20世纪生物碱提纯技术的工业化,使拜耳、勃林格殷格翰等药企实现大规模生产。

植物药物的现代应用

次生代谢产物的四大作用

  1. 直接药物应用
  • 地高辛(Digitalis purpurea)强心剂
  • 七叶树素(Aesculus hippocastanum)抗炎药物
  • 利血平(Rauwolfia serpentina)1931年发现的降压药
  1. 药物前体开发
  • 紫杉醇(Taxus baccata):2002年起通过10-去乙酰巴卡丁III半合成
  • 薯蓣皂苷元(Dioscorea属):甾体激素前体
  • 达菲(Oseltamivir):莽草酸经多步合成的抗流感药物
  1. 药物原型分子
  • 鬼臼毒素衍生物:依托泊苷(Vepesid®)和拓扑替康(Hycamtin®)提升治疗指数
  • 法国木犀草胍:二甲双胍(Metformin)成为II型糖尿病标准药物
  1. 药理学探针
  • 染料木素(大豆异黄酮):研究蛋白酪氨酸激酶作用
  • 佛波酯(Croton tiglium):细胞信号传导研究工具

近年突破

  • 2000-2005年新药:青蒿琥酯(抗疟)、加兰他敏(阿尔茨海默症)、尼替西农(酪氨酸血症)
  • 临床试验候选药物:长春氟宁(Vinflunine)、埃沙替康(Camptotheca acuminata衍生物)等20余种抗癌药物
  • 产业趋势:诺华、葛兰素史克等药企设立天然药物专项研发部门

未来发展方向

  1. 技术革新
  • 高通量筛选结合NMR/MS快速鉴定活性分子
  • 计算化学辅助排除假阳性化合物
  • 组合化学设计新型类似物
  1. 生产优化
  • 植物细胞培养替代:长春花碱、薯蓣皂苷元等难合成物质
  • 标准化复方开发:单味药(如番泻叶)与协同配方(如圣约翰草)并重
  1. 生态策略
  • 加强6%已筛选高等植物的深度研究
  • 推动多学科自然药物发现项目
  • 保护濒危药用植物资源

结论

植物药物开发需遵循:①保留传统药用智慧 ②强化活性成分研究 ③平衡生态保护与药物开发。文中引用的33项研究(涵盖1990-2007年数据)显示,FDA批准药物中30%源自天然产物。随着分析技术的灵敏度提升,天然产物在抗肿瘤、抗病毒领域将持续发挥核心作用。

【全文结束】

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