天然产物(NPs)历史上一直被视为生物活性化合物最重要的来源[1]。事实上,多种临床批准的治疗药物,包括抗生素、抗癌剂、免疫抑制剂和降脂药物,已被证明直接或间接源自天然存在的分子骨架。这些分子骨架经过进化精炼过程而形成的结构多样性,使科学家能够识别出可选择性且有效地与不同生物靶点相互作用的分子平台[2]。这也促使了合成方法学和药物化学方法的发展,旨在修饰这些先导化合物以增强其化学多样性并改善其生物活性[3]。
本期特刊(SI)题为"天然启发分子作为药物发现中的抑制剂",收录了九篇贡献文章——其中八篇为原创论文,一篇为综述文章——这些文章展示了天然产物在设计针对多种人类疾病通路的抑制剂方面的多功能性。本特刊收录的研究成果说明了药物化学方法和植物化学如何与药理学和计算研究相结合,成为开发新型抑制治疗策略的有用工具,涵盖神经退行性疾病、病毒感染、疼痛、骨质疏松和氧化应激等不同领域。
一项研究阐述了天然启发分子骨架在抗病毒药物开发中的关键作用。Benjamin等人(贡献1)通过整合计算机模拟、化学合成和体外验证,提出了一系列具有联苯吡喃核心结构的、受大麻素启发的SARS-CoV-2 2'-O-甲基转移酶抑制剂,其中chromenephenylmethanone-1 (CPM-1)被确定为最有效且最具选择性的抑制剂。
Hamdi等人(贡献2)利用植物化学研究,发现了新的生物活性代谢物。这项对直立芦笋(Asparagus stipularis)进行的详细研究表明,存在一些具有细胞毒性、抗氧化和脂肪酶抑制效果的生物活性成分,即黄酮类和皂苷类化合物。
另一方面,Mukatay等人(贡献3)成功表征了特有植物七河蒿(Artemisia heptapotamica)中发现的不同次级代谢物,从而强调了去重复(dereplication)策略在加速识别新的生物活性分子骨架方面的重要作用。值得注意的是,这些研究进一步强化了天然产物生物多样性作为具有药理作用的分子和分子模板宝贵来源的角色。
此外,Lisa-Molina等人(贡献4)研究了秋花水仙属(Narcissus)物种的生物碱含量,以发现阿尔茨海默病(AD)治疗批准药物——乙酰胆碱酯酶抑制剂(AChEI)加兰他敏的新来源,并寻找新型天然AChEIs。这些研究例证了化学合成和天然产物分离如何在AD治疗背景下得到应用。
Sałat等人(贡献5)的工作针对神经病理性疼痛治疗,他们在链脲佐菌素和紫杉醇诱导的神经病变小鼠模型中测试了天然产物mir ogabalin和cebranopadol。研究表明这些药物具有治疗这种对现有疗法有抵抗力的疾病的镇痛特性。这些结果进一步强调了天然产物在常规疗法不足的临床环境中的转化潜力。
Sato等人(贡献6)从Chamaecrista nomame的甲醇提取物中分离出两类组织蛋白酶抑制剂。Cassiaoccidentalin B和torachrysone 8-β-gentiobioside被证明能同时抑制组织蛋白酶K和B,而pheophytin-α仅靶向组织蛋白酶K亚型。这一证据表明pheophytin a可能与组织蛋白酶K的变构位点结合,并提示结合到组织蛋白酶K不同变构位点的抑制剂可能具有增强的抑制效力。这一方法与骨质疏松治疗相关,展示了如何利用协同抑制来实现高特异性同时最小化副作用。
Aiello等人(贡献7)设计了一组具有1,2,3,4-四氢吡啶骨架的甜菜碱启发类似物,具有抗氧化特性。这一贡献进一步展示了天然分子骨架作为灵感来源的重要作用。
在另一篇论文中,D'Errico等人(贡献8)评估了之前该小组报道的作为阿尔茨海默病体外神经细胞模型中神经保护化合物的羟基酪醇-多奈哌齐杂合物(HT)对单胺氧化酶(MAO)和黄嘌呤氧化酶(XO)的抑制活性。结果导致识别出能够区分参与神经退行性疾病和氧化应激的两种选定酶类的抑制剂。特别是,化合物HT3和HT4显示出对MAO-A亚型的显著选择性抑制活性;另一方面,HT2被证明选择性抑制XO。这一贡献进一步证实了涉及天然衍生药效团片段的杂合策略的有效性。
最后,Martinez Naya等人的综述文章全面概述了大麻二酚(CBD),描述了其药代动力学和药理学特征,从而强调了其多功能潜力,特别是在与炎症、免疫和神经保护相关的治疗领域。植物大麻素在转化医学中的日益重要性也得到了强调(贡献9)。
本期特刊收录的文章展示了天然产物作为生物活性先导化合物来源以及作为药物化学努力设计作用于多种致病通路的抑制剂起点的持续价值。通过整合植物化学研究、药物设计、合成方法和药理学评估,这些贡献展示了现代药物发现的跨学科性质,同时也提供了可能指导未来研究的方法论框架。我们要感谢所有作者的高质量贡献以及审稿人的建设性评估,这些确保了本特刊的科学严谨性。
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