天然藥物的研究與開(kāi)發(fā)第一講課件

1、天然藥物的研究開(kāi)發(fā)第一講 天然藥物化學(xué)學(xué)科：謝 揚(yáng)（教授） （一）天然藥物：是從植物、動(dòng)物、微生物及 礦物質(zhì)等天然資源中開(kāi)發(fā)出來(lái)的藥物。1、天然產(chǎn)物：指生物新陳代謝過(guò)程中所產(chǎn)生 和積累的物質(zhì)。2、植物代謝產(chǎn)物 （1）植物初生代謝產(chǎn)物 ：植物在獲取能量過(guò)程中產(chǎn)生，有糖、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、核酸和激素等. 一、天然藥物（2）植物次生代謝產(chǎn)物：植物在釋放能量 過(guò)程中所產(chǎn)生，受基因與次生代謝調(diào)控。 植物次生代謝產(chǎn)物：包括生物堿、萜類(lèi)、 黃酮、醌、木質(zhì)素及樹(shù)膠（雜多糖）等。 次生代謝產(chǎn)物的主要生物合成途經(jīng)： 乙酸-丙二酸途經(jīng)、甲戊二羥酸途經(jīng)、桂皮酸途經(jīng)、莽草酸途經(jīng)、氨基酸途經(jīng)及混合途經(jīng)等。 植物次生代謝產(chǎn)物的

2、特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)富于變化， 其中不少具有明顯的生理活性。（3）植物異常次生代謝產(chǎn)物：指植物遭受某些刺激(物理的、化學(xué)的、生物的）而產(chǎn)生的物質(zhì)。 主要有萜類(lèi)、黃酮、酚類(lèi)、香豆素及炔類(lèi)等。 特點(diǎn)：其在植物體內(nèi)原本很少或沒(méi)有，經(jīng)刺激后迅速大量產(chǎn)生，是一種應(yīng)激產(chǎn)物，且有保護(hù)作用(被稱(chēng)為植物保衛(wèi)素).3、藥用植物：開(kāi)發(fā)新藥的重要來(lái)源（1）1983-1994年間，全球被批準(zhǔn)新藥有 520種，其中39%是天然藥物或以天然藥物 作為前體開(kāi)發(fā)而成的藥物。（2）在抗生素及抗癌藥物領(lǐng)域，有近60-80% 的藥物來(lái)自天然藥物。（3）現(xiàn)今，世界上有近60%的人口還完全依靠 植物藥來(lái)防治疾病。本草綱目記載中藥1892種，本草綱

3、目拾遺補(bǔ)充1021種，目前中藥達(dá)8000多種.5、植物藥：即來(lái)源于植物的天然藥物。也稱(chēng)中草藥，包括中藥與草藥。人參甘草枸杞（二）天然藥物的化學(xué)成分1、共有成分: 是一般高等植物普遍共有的成分。如糖類(lèi)、油脂、蛋白質(zhì)、色素、樹(shù)脂及無(wú)機(jī)鹽等。2、特殊成分:存在于某些植物的某些器官中。如生物堿、黃酮類(lèi)、皂苷類(lèi)、強(qiáng)心苷、蒽醌類(lèi)、揮發(fā)油等（大多具有顯著生理活性）。（三）天然藥物的化學(xué)成分分類(lèi)1、有效成分: 指一種混合物中對(duì)生物體代謝 或者化學(xué)反應(yīng)起作用的成分。2、中藥有效成分：通常是指有一定生物活性、具治療作用，可以用分子式和結(jié)構(gòu)式表示，并且具有一定物理常數(shù)的單體化合物。(1) 中藥特殊化學(xué)成分屬于有效成

4、分(2) 中藥有效成分含量往往很低。元胡（總生物堿含量約1%,其中含二十多種生物堿)長(zhǎng)春花（總生物堿約1%,共分60多種，抗癌藥長(zhǎng)春新堿含量?jī)H3ppm)鷓鴣菜氨基酸 驅(qū)除蛔蟲(chóng) 天花粉蛋白 起引產(chǎn)作用豬苓多糖 具抗腫瘤作用 二、天然藥物的入藥方式1、原生藥入藥（1）原生藥：要求藥材原生、工藝原生、 藥品生產(chǎn)環(huán)境從外到內(nèi)無(wú)污染。例如，廣東陽(yáng)春砂仁；內(nèi)蒙 黃芪； 云南 茯苓； 甘肅 當(dāng)歸。（2）特點(diǎn)：質(zhì)量難以保證，流通不暢3、有效成分或活性成分單體入藥（1）特點(diǎn)：是在搞清楚有效成分或活性成分的基礎(chǔ)上，提取分離出有效化合物單體，或進(jìn)行人工合成，再做成適當(dāng)劑型入藥。（2）優(yōu)點(diǎn):克服了前兩種入藥方式的一些

5、缺陷.（3）缺點(diǎn)：研究周期較長(zhǎng)、費(fèi)用較高。三、天然藥物的研究方法1、按照西藥的思路與方法 通過(guò)藥物篩選組成小方（實(shí)驗(yàn)方），提取有效成分，研究其毒性、藥效或作用機(jī)制，最后進(jìn)行導(dǎo)向性臨床試驗(yàn)。（1）從實(shí)驗(yàn)室到臨床。（2）多以單味藥為主。 2、按照中藥的思路與方法 來(lái)源于臨床的處方，經(jīng)修定后做成制劑，再進(jìn)行毒理、藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)。爾后根據(jù)原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)重復(fù)臨床試驗(yàn)。（1）從臨床到實(shí)驗(yàn)室，再回到臨床。（2）特點(diǎn)：臨床基礎(chǔ)好，且以復(fù)方為主。 四、從天然藥物中研究開(kāi)發(fā)新藥的六種形式1、經(jīng)過(guò)研究文獻(xiàn)資料或調(diào)研民間用藥或通過(guò)現(xiàn)代藥理學(xué)的篩選研究（含體內(nèi)、體外等研究），發(fā)現(xiàn)某種動(dòng)物、植物、礦物或微生物中具有藥用價(jià)值的物質(zhì)

6、，將其開(kāi)發(fā)成新藥。2、已知某種成分或某類(lèi)成分具有藥用價(jià)值或已經(jīng)成為新藥，根據(jù)動(dòng)植物的親緣關(guān)系，尋找含有這種或這類(lèi)成分的動(dòng)植物，進(jìn)而將其開(kāi)發(fā)成新藥。例如，黃連/黃柏具抗菌消炎作用 黃連素 黃連/黃柏為貴重藥材，資源有限。 三顆針內(nèi)含黃連素，將三顆針開(kāi)發(fā)成 新藥。3、在不明確有效成分的基礎(chǔ)上，將臨床療效明確的經(jīng)方、驗(yàn)方或經(jīng)藥效學(xué)研究具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的復(fù)方中藥開(kāi)發(fā)成新藥。（1）缺點(diǎn)：藥物有效成分不明確，藥品的質(zhì)量 控制難度較大。（2）優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝不太復(fù)雜、成本較低、 比較符合我國(guó)國(guó)情等特點(diǎn)。5、在基本上搞清楚了有效部位和有效成分的基礎(chǔ)上，將有效部位開(kāi)發(fā)成新藥. 例1：地奧心血康，系從黃山藥根莖中提取的

7、甾體總皂苷，主要含有8種甾體皂苷，用于預(yù)防和治療冠心病、心絞痛等癥。例2：銀杏葉制劑，主要含黃酮苷、銀杏內(nèi)酯和白果內(nèi)酯等萜烯，是心腦血管系統(tǒng)植物藥的領(lǐng)先品種。 6、通過(guò)對(duì)天然藥物有效成分或生物活性成分的研究，從中發(fā)現(xiàn)有藥用價(jià)值的活性單體或潛在藥用價(jià)值的活性單體（先導(dǎo)化合物）。 例如：黃花蒿 青蒿素瘧原蟲(chóng)株有特效 青蒿素在水/油中不溶解 合成300多種 青蒿素衍生物 蒿甲醚和蒿乙醚溶于油 (抗瘧效果分別提高6倍和3倍) 新型 抗瘧藥青蒿素誕生。4、分離追蹤活性成分并確認(rèn)結(jié)構(gòu)(從活性部位中)5、動(dòng)物試驗(yàn)（1）藥效試驗(yàn)：包括急性毒性試驗(yàn)、長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)、特殊毒性試驗(yàn)（致畸、致癌、致突變依賴(lài)試驗(yàn)）（2）

8、藥代動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)6、制劑工業(yè)化研究（1）處方及工藝研究（2）臨床及生產(chǎn)用藥品質(zhì)量研究（3）原料及制劑穩(wěn)定性研究（4）生物利用度或溶出度試驗(yàn)7、原料保障供應(yīng)研究（1）資源調(diào)查研究（2）栽培研究（3）組織培養(yǎng)（4）人工合成（二）臨床試驗(yàn)研究1、據(jù)臨床前研究成果申報(bào)臨床研究。2、期臨床試驗(yàn)與期臨床試驗(yàn)（1）期臨床目的是在于檢驗(yàn)新藥對(duì)正常健康 人是否有毒性或其他害處。（2）期臨床目的在于檢驗(yàn)新藥是否有效力.3、申請(qǐng)新藥證書(shū)及生產(chǎn)批文號(hào)1、試生產(chǎn)階段：期臨床試驗(yàn)（安全性考察） 主要目的是檢驗(yàn)新藥的最適劑量。2、正式生產(chǎn)階段（1）IV期臨床試驗(yàn)：新藥上市后應(yīng)用研究階段。（2）目的在于考察藥物療效和不良反應(yīng)，

9、評(píng)價(jià)在普通/特殊人群中使用的利益與風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系以及改進(jìn)給藥劑量等。（三）生產(chǎn)階段六、天然藥物中生物活性成分的研究方法（一）天然藥物原生生物活性成分的研究1、通過(guò)調(diào)研確定需要開(kāi)發(fā)的天然藥物，然后采用體內(nèi)的方法對(duì)該藥進(jìn)行藥效學(xué)評(píng)價(jià)，以便再次確認(rèn)該藥的開(kāi)發(fā)價(jià)值和在有效部位尋找中所使用的活性測(cè)試模型或指標(biāo)。 2、根據(jù)原料藥中化學(xué)成分的性質(zhì)將其粗分成幾個(gè)部分，按等劑量不等強(qiáng)度的原則對(duì)每部分均進(jìn)行活性測(cè)試，確定有效部位。（1）如果每部分均有活性，但活性均不強(qiáng)，則說(shuō)明粗分失敗，需要改用其他方法進(jìn)行粗分，直到找到某一部分或幾個(gè)部分活性強(qiáng)、剩余部分無(wú)活性或活性很弱為止。（2）有效部位的確定最好采用動(dòng)物體內(nèi)方法。例如

10、，有效部位體內(nèi)抗炎活性篩選模型： 對(duì)二甲苯誘發(fā)小鼠耳部水腫的影響 對(duì)雞蛋清致炎大鼠足跖腫脹的影響 對(duì)大鼠棉球肉芽腫增生的影響 對(duì)醋酸致小鼠腹腔毛細(xì)血管通透性 增高的影響 白細(xì)胞游走實(shí)驗(yàn)法：用明膠引起小鼠腹腔液 中嗜中性細(xì)胞數(shù)升高，觀察藥物抗炎作用。 急性關(guān)節(jié)腫實(shí)驗(yàn)方法：用蛋清、右旋糖酐、 酵母液、甲醛液等引起大鼠足踝關(guān)節(jié)腫脹， 觀察藥物的抗炎性滲出作用。 佐劑多發(fā)性關(guān)節(jié)炎法：用佛氏完全佐劑引起 大鼠多發(fā)性關(guān)節(jié)炎及耳、尾部的炎癥，用于 篩選對(duì)類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎有效的藥物。（3）最常用的有效部位粗分方法：將藥材中 的化學(xué)成分按其極性大小不同分為幾個(gè)部位。 例如：水煎醇沉原料藥材后，依次用石油醚、 氯仿

11、、乙酸乙酯、正丁醇等提取。則分別 得到石油醚部位、氯仿部位、乙酸乙酯部位 、正丁醇部位及水溶性部位等又如：將原料藥材依次直接用石油醚、氯仿、 乙酸乙酯、丙酮、乙醇、水等提取。 （1）每次分離所得組分均做活性測(cè)試，棄去無(wú)效組分，只研究有效或有活性的組分，直至追蹤到活性成分。（2）因所得各組分樣品量較少，有關(guān)活性測(cè)試常采用體外實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行。3、采用各種色譜方法對(duì)有效部位進(jìn)行分離 對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞的毒性作用 對(duì)LPS刺激小鼠腹腔巨噬細(xì)胞NO生成的影響 對(duì)LPS刺激小鼠腹腔巨噬細(xì)胞PGE2的影響 對(duì)LPS刺激小鼠腹腔巨噬細(xì)胞TNF-的影響 對(duì)LPS刺激小鼠腹腔巨噬細(xì)胞IL-1生成影響 對(duì)LPS刺激小鼠腹腔

12、巨噬細(xì)胞IL-6 生成影響例如，分離組分體外抗炎活性篩選模型 所需測(cè)試的樣品量多、工作量大、費(fèi)用高。 所用方法必須簡(jiǎn)易、靈敏、快速、可靠。 本法優(yōu)點(diǎn)：可大大減少分離工作的盲目性 及在分離過(guò)程中造成的活性成分丟失現(xiàn)象， 特別是微量活性成分的丟失。（3）體外活性篩選方法的特點(diǎn)（1）采用波譜學(xué)方法優(yōu)先表征單體化合物的 平面結(jié)構(gòu)乃至立體結(jié)構(gòu).（2）對(duì)已明確結(jié)構(gòu)的單體化合物再通過(guò)體外 實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行活性評(píng)價(jià).（3）獲得先導(dǎo)化合物4、根據(jù)理化性質(zhì)和波譜學(xué)數(shù)據(jù)，結(jié)合文獻(xiàn)資料確定所分離單體化合物的結(jié)構(gòu)（二）天然藥物中前體生物活性成分的研究1、有些化學(xué)成分本身無(wú)生物活性，但經(jīng)過(guò)體內(nèi)代謝后所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物具有很強(qiáng)的生

13、物活性。2、研究前體生物活性成分常采用體內(nèi)代謝法. 先將天然藥物給動(dòng)物口服，收集動(dòng)物的糞便、尿與膽汁，再分離其中的代謝產(chǎn)物，進(jìn)而確定化學(xué)結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)行生物活性評(píng)價(jià)。（三）天然藥物中生物活性成分研究中 需要注意的幾個(gè)問(wèn)題1、僅對(duì)某一個(gè)天然藥物的活性成分進(jìn)行研究 不等于就可將其開(kāi)發(fā)成一個(gè)創(chuàng)新藥物。2、活性測(cè)試方法選擇的正確與否是活性追蹤 分離能否取得成功的關(guān)鍵。（1）尋找有效部位宜采用整體動(dòng)物試驗(yàn).（2）追蹤分離活性成分宜用體外培養(yǎng)法.3、確保供試藥材具有生物活性是分離 追蹤到活性成分的前提.4、在分離過(guò)程中要按“等劑量不等強(qiáng)度原則” 對(duì)每一階段所得到組分進(jìn)行活性定量評(píng)估并與母體比較，以便追蹤分離出活性最強(qiáng)的餾分。（1）如與母體比較所得幾個(gè)組分活性強(qiáng)弱參差不齊，則說(shuō)明活性分離與物質(zhì)分離平行，預(yù)示可能獲得良好的分離效果。（2）如果某個(gè)組分活性