第十章海洋天然药物和天然药物开发

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1、第十章第十章 海洋天然药物海洋天然药物和天然药物开发和天然药物开发第一节第一节 概概 述述一、海洋知多少？一、海洋知多少？v海洋占地球表面积的海洋占地球表面积的70.8%；v海洋生物量占地球总生物量的海洋生物量占地球总生物量的87%；v海洋生物种类达海洋生物种类达20多万种；多万种；v我国海岸线长我国海岸线长1.8万多公里，海域面积约万多公里，海域面积约300万平方公里；万平方公里；v海洋药用资源蕴藏十分丰富，涉及海洋生物海洋药用资源蕴藏十分丰富，涉及海洋生物5个生物界、个生物界、44个生物门、个生物门、20278种。种。二、海洋生物的特点二、海洋生物的特点v生活环境与陆生生物迥然不同生活环境

2、与陆生生物迥然不同：有一定的水：有一定的水压、高盐度、小温差、有限的溶解氧、有限的压、高盐度、小温差、有限的溶解氧、有限的光照及化学缓冲海水体系；光照及化学缓冲海水体系；v次生代谢产物较陆生生物独特新颖次生代谢产物较陆生生物独特新颖：新陈代：新陈代谢、生存繁殖方式、适应机制具有显著特性；谢、生存繁殖方式、适应机制具有显著特性；v化合物结构独特、生物活性多样化合物结构独特、生物活性多样；v开展海洋药物研究开展海洋药物研究具有重要的理论意义与实具有重要的理论意义与实际应用价值际应用价值。三、海洋药物的研究概况三、海洋药物的研究概况v国外概况国外概况1964 年日本学者研究河豚毒素年日本学者研究河豚

3、毒素(tetrodotoxin,TTX)为开端，为开端，1968 年美国年美国NIC对海洋生物资源的抗癌活性对海洋生物资源的抗癌活性筛选使海洋药物的研究成为一个独立的领域。筛选使海洋药物的研究成为一个独立的领域。NIC每年研究、检测的上万个天然产物中，每年研究、检测的上万个天然产物中，1/4 来自海洋生物。来自海洋生物。头孢菌素钠头孢菌素钠(cephalosporin natrium)为海洋微为海洋微生物中发现并开发成功的第一个生物中发现并开发成功的第一个“海洋新抗海洋新抗”，开创了开发海洋新抗生药的先例。开创了开发海洋新抗生药的先例。海绵中获得海绵尿嘧啶核苷海绵中获得海绵尿嘧啶核苷(spon

4、gouridine)，后研究成功合成方法，获得有效抗癌药物后研究成功合成方法，获得有效抗癌药物阿糖阿糖胞苷胞苷(arabinoside cytosine,Ara-C)，目前在市场目前在市场上获得广泛应用。上获得广泛应用。80 年代后期，科学技术的进步，尤其是现代生物工年代后期，科学技术的进步，尤其是现代生物工程技术，使海洋药物的广泛开发成为可能。对海洋药程技术，使海洋药物的广泛开发成为可能。对海洋药物的研究与开发获得不少具有突破性的成果物的研究与开发获得不少具有突破性的成果.目前已从海葵、海绵、腔肠动物、被囊动物、棘皮目前已从海葵、海绵、腔肠动物、被囊动物、棘皮动物和微生物体内分离得到具有抗菌

5、、抗病毒、止血、动物和微生物体内分离得到具有抗菌、抗病毒、止血、镇痛、抗炎、抗肿瘤和心血管等生物活性的多种新型镇痛、抗炎、抗肿瘤和心血管等生物活性的多种新型化合物。化合物。如从海蛤提取的蛤素如从海蛤提取的蛤素(mercenene)有很好的抗癌有很好的抗癌作用；存在于海鞘中的膜海鞘素作用；存在于海鞘中的膜海鞘素(didemnin)为强为强的抗肿瘤、免疫抑制剂；的抗肿瘤、免疫抑制剂；鲸鲨软骨中提取的鲸鲨软骨中提取的 6-硫酸软骨素硫酸软骨素(chondroitin sulfate A)具有降血脂、抗动脉硬化的作用。具有降血脂、抗动脉硬化的作用。从黄海葵提取的新型强心药物海葵毒从黄海葵提取的新型强心

6、药物海葵毒(anthoplearin)A 和和 B等。等。1994年年联合国海洋法公约联合国海洋法公约正式生效，许多沿海国正式生效，许多沿海国家都把开发利用海洋作为基本国策。家都把开发利用海洋作为基本国策。美、日、英、法、俄等国分别推出包括开发海洋药美、日、英、法、俄等国分别推出包括开发海洋药物在内的物在内的“海洋生物技术计划海洋生物技术计划”、“海洋蓝宝石计海洋蓝宝石计划划”、“海洋生物开发计划海洋生物开发计划”等，投入巨资发展海洋等，投入巨资发展海洋药物及其他海洋生物技术。药物及其他海洋生物技术。世界上一些著名大学也相继建立了海洋药物研究机世界上一些著名大学也相继建立了海洋药物研究机构。构

7、。由于现代分离分析技术的发展与应用，使复杂的海由于现代分离分析技术的发展与应用，使复杂的海洋生物微量活性成分得以快速地分离和鉴定。洋生物微量活性成分得以快速地分离和鉴定。新的基因工程、细胞工程和酶工程等生物技术的研新的基因工程、细胞工程和酶工程等生物技术的研究与应用，进一步促进了海洋药物的研究与开发。究与应用，进一步促进了海洋药物的研究与开发。海洋药物这一新生领域已成为世界关注的热点。海洋药物这一新生领域已成为世界关注的热点。v国内概况国内概况我国是世界上最早应用海洋药物的国家。我国是世界上最早应用海洋药物的国家。写成于公元一世纪的写成于公元一世纪的神农本草经神农本草经中收载海中收载海洋药物约

8、为洋药物约为10种。种。到到1596年李时珍所写的年李时珍所写的本草纲目本草纲目中海洋药中海洋药物物90余种。余种。至至1765年，年，本草纲目拾遗本草纲目拾遗中海洋药物总数中海洋药物总数发展到发展到100余种。余种。目前，可作药用的海洋生物达目前，可作药用的海洋生物达1 000余种。余种。我国现代海洋药物的发展是在我国现代海洋药物的发展是在1978年全国科学年全国科学大会上提出大会上提出“向海洋要药向海洋要药”、“开发海洋湖沼开发海洋湖沼资源，创建中国蓝色药业资源，创建中国蓝色药业”的战略设想之后，的战略设想之后，结束了缓慢发展的历史，进入高速发展的新时结束了缓慢发展的历史，进入高速发展的新

9、时期的。期的。相继成立了中科院海洋所、植物所，及农业部相继成立了中科院海洋所、植物所，及农业部黄海所，青岛海洋大学，中山大学，北京大学黄海所，青岛海洋大学，中山大学，北京大学等一批海洋生物研究及药物开发基地。等一批海洋生物研究及药物开发基地。随着生物工程技术和分子生物学的飞速发展，随着生物工程技术和分子生物学的飞速发展，也给我国的海洋生物研究注入了新的活力。也给我国的海洋生物研究注入了新的活力。我国同世界先进水平的差距正逐步缩短。我国同世界先进水平的差距正逐步缩短。v目前海洋生物研究的主要领域目前海洋生物研究的主要领域目前对海洋产物的研究主要集中在：目前对海洋产物的研究主要集中在：生物活性化合

10、物的研究与开发：包括发现、生物活性化合物的研究与开发：包括发现、结构修饰、合成。结构修饰、合成。发现新结构。发现新结构。海洋生物工程。海洋生物工程。v目前海洋生物生物活性研究的主要领域目前海洋生物生物活性研究的主要领域预防、治疗心脑血管疾病的药用海洋生物预防、治疗心脑血管疾病的药用海洋生物海洋生物不饱和脂肪酸海洋生物不饱和脂肪酸 、抗心脑血管疾病海抗心脑血管疾病海洋药物洋药物 、海洋生物毒素海洋生物毒素 海洋生物海洋生物毒素名称毒素名称药理作用药理作用岗比毒甲藻岗比毒甲藻(Gambierdis-cus toxicus)西加毒素西加毒素(CTX)强心强心麝香蛸麝香蛸(Eledone moscha

11、ts)和和E.aldrovandi后部唾液腺后部唾液腺麝香蛸毒素麝香蛸毒素迄今最强降压物质，其效迄今最强降压物质，其效应比硝酸甘油强数千倍应比硝酸甘油强数千倍蓝斑环蛸蓝斑环蛸Octopus(Hapalochlae-na)maculosus蓝 斑 环 蛸 毒 素蓝 斑 环 蛸 毒 素(maculotoxin)降压降压链膝沟藻链膝沟藻(Gonyaulaxcatenella)石房哈毒素石房哈毒素(STX)降压降压长尾背肛海兔长尾背肛海兔(Stylocheiluslongi)海兔毒素海兔毒素强心、降压强心、降压东方鳓屯属东方鳓屯属(Fugu sp.)河豚毒素河豚毒素(TTX)抗心率失常抗心率失常槽沟海

12、葵槽沟海葵(Anemoniashlcate)ATX-毒素毒素反转快速电刺激诱导的房反转快速电刺激诱导的房颤颤具有抗癌活性的海洋生物具有抗癌活性的海洋生物 正在进行临床试验的海洋药物正在进行临床试验的海洋药物 药物名称药物名称生物来源生物来源Ectrinascidin 743红树海蛸红树海蛸(ecteinascidia turbinate)Dolastatin-10截尾海兔截尾海兔(dolabella auricularia)Bryostatin-1 Bryostatin-4多室草苔虫多室草苔虫(bugula neritina)Halichondria-BHalichondria okadaiM

13、anoealide海 绵海 绵(该 药 已 被 美 国该 药 已 被 美 国FDA批准批准)抗微生物感染海洋生物抗微生物感染海洋生物50年前第一个海洋生物抗生素年前第一个海洋生物抗生素头孢菌素，开头孢菌素，开创了开发海洋新抗生素的先河；创了开发海洋新抗生素的先河；广谱低毒抗生素广谱低毒抗生素伊他霉素；伊他霉素；海参中提取的海参皂苷抗真菌的有效率达海参中提取的海参皂苷抗真菌的有效率达88.5%，是人类历史上从动物界找到的第一种抗，是人类历史上从动物界找到的第一种抗真菌皂苷。真菌皂苷。其他如皮肤抗炎作用、抗放射性活性物质，海其他如皮肤抗炎作用、抗放射性活性物质，海洋医用生物材料鲎试剂、河豚毒素试剂

14、、甲壳洋医用生物材料鲎试剂、河豚毒素试剂、甲壳素、珊瑚骨材料，海洋生物滋补保健品等。素、珊瑚骨材料，海洋生物滋补保健品等。四、海洋药物研究的发展趋势四、海洋药物研究的发展趋势v半合成技术在海洋药物研究开发中十分重要。半合成技术在海洋药物研究开发中十分重要。v海洋生物技术是海洋药物产业化的主导技术海洋生物技术是海洋药物产业化的主导技术和关键手段和关键手段。v现有技术集成组装是现实可行的新途径。现有技术集成组装是现实可行的新途径。v以研究海洋生物活性物质为中心任务的海洋以研究海洋生物活性物质为中心任务的海洋天然药物化学已经成为天然药物研究中最为活天然药物化学已经成为天然药物研究中最为活跃的分支。跃

15、的分支。v相信相信21世纪我国海洋药物研究与开发将有重世纪我国海洋药物研究与开发将有重大突破，真正的蓝色药业必将成为我国国民经大突破，真正的蓝色药业必将成为我国国民经济中举足轻重的高新技术产业。济中举足轻重的高新技术产业。五、海洋天然产物的化合物类型五、海洋天然产物的化合物类型v目前人们对海洋生物的认识相当有限，利用目前人们对海洋生物的认识相当有限，利用率仅为率仅为1%1%左右。左右。v已有的研究表明：海洋天然产物的结构千差已有的研究表明：海洋天然产物的结构千差万别，万别，新的骨架结构不断被发现新的骨架结构不断被发现。v就目前的研究积累，海洋天然产物常见的化就目前的研究积累，海洋天然产物常见的

16、化合物有：萜类、甾体、多糖、蛋白质、脂肪烃合物有：萜类、甾体、多糖、蛋白质、脂肪烃以及海洋生物特有的结构类型。以及海洋生物特有的结构类型。v目前发现的海洋天然产物中结构特殊、生物目前发现的海洋天然产物中结构特殊、生物活性明显的化合物类型有活性明显的化合物类型有：大环内酯、聚醚、大环内酯、聚醚、肽类、肽类、C15C15乙酸原化合物、前列腺素类似物乙酸原化合物、前列腺素类似物等。等。第第二二节节 大环内酯类大环内酯类一、一、特点特点v是海洋生物中最常见的一类化合物；是海洋生物中最常见的一类化合物；v结构中均含有内酯环；结构中均含有内酯环；v环的大小差别较大，从十到六十元都有；环的大小差别较大，从十

17、到六十元都有；v多具有明显的抗肿瘤活性。多具有明显的抗肿瘤活性。二、简单大环内酯类化合物二、简单大环内酯类化合物v特点：仅有一个内酯环、环上仅有特点：仅有一个内酯环、环上仅有OH或烷基取代、或烷基取代、为长链脂肪酸形成的内酯。为长链脂肪酸形成的内酯。v如如aplyolide A、B、C为海洋动物的化学防御物质，有强的毒鱼活性。为海洋动物的化学防御物质，有强的毒鱼活性。v又如又如(-)-macrolactin A、(+)-macrolactin E具有抗病毒活性。具有抗病毒活性。三、内酯环含有氧环的大环内酯类三、内酯环含有氧环的大环内酯类v特点：大环内酯环上含有氧环，氧环可为三元、五特点：大环内

18、酯环上含有氧环，氧环可为三元、五元、六元不等。元、六元不等。v如如bryostatin-1具有免疫增强、诱导分具有免疫增强、诱导分化、增强其他细胞毒药化、增强其他细胞毒药物活性物活性v又如又如swinholide A、B、C具有抗肿瘤和抗真具有抗肿瘤和抗真菌活性。菌活性。B R1=H,R2=MeC R1=Me,R2=HA R1=R2=Me四、多聚内酯类四、多聚内酯类v特点：大环内酯环上具有一个以上的酯键。特点：大环内酯环上具有一个以上的酯键。v如如15G256和和15G256 具有抗真菌活性。具有抗真菌活性。R=CH2OH R=Me五五、其他大环内酯其他大环内酯类类v大环内酯环含有氢化吡喃螺环

19、的化合物。大环内酯环含有氢化吡喃螺环的化合物。v如如altohyrtin A、B、C和和cinactryolide A等。等。抗瘤谱特殊、活性高，是目前细胞毒活性最高的一类。抗瘤谱特殊、活性高，是目前细胞毒活性最高的一类。v大环内酯环含有大环内酯环含有N原子原子v如如ecteinascidin 743(ET743)。为一特殊烷化剂，为一特殊烷化剂，作用于作用于DNA双螺旋间的沟槽双螺旋间的沟槽，表现，表现出特殊的抗肿瘤作用机理。对晚期软组织癌症具有较出特殊的抗肿瘤作用机理。对晚期软组织癌症具有较好的疗效。好的疗效。第第三三节节 聚醚类化合物聚醚类化合物是海洋生物中的一类毒性成分；是海洋生物中的

20、一类毒性成分；一、脂溶性聚醚一、脂溶性聚醚v特点：特点：结构中含有多个以六元环为主的醚环内酯环；结构中含有多个以六元环为主的醚环内酯环；聚醚梯上有无规则取代的甲基；聚醚梯上有无规则取代的甲基；极性低，为脂溶性毒素。极性低，为脂溶性毒素。v如如maitotoxin,是目前分离得到的结构最大的聚醚类是目前分离得到的结构最大的聚醚类化合物，被认为是毒性最大的非蛋白质类化合物。化合物，被认为是毒性最大的非蛋白质类化合物。二、水溶性聚醚二、水溶性聚醚v特点：特点：有高度氧化的碳链、仅部分羟基成醚环、多有高度氧化的碳链、仅部分羟基成醚环、多数羟基游离、多为线型，极性较大、为水溶解性聚醚。数羟基游离、多为线

21、型，极性较大、为水溶解性聚醚。v如如palytoxinpalytoxin三、聚醚三萜三、聚醚三萜v特点：特点：高氧化度，由角鲨烯衍生而来。高氧化度，由角鲨烯衍生而来。v如如sipholenone B、sipholenol、sipholenone Asipholenone BSipholenol R1=H,R2=OHsipholenone A R1=R2=O第四节第四节 肽类化合物肽类化合物v是海洋生物中另一大类生物活性物质。是海洋生物中另一大类生物活性物质。v组成海洋多肽化合物的氨基酸除常见的外，组成海洋多肽化合物的氨基酸除常见的外，尚有大量特殊氨基酸，如软骨藻酸尚有大量特殊氨基酸，如软骨藻酸

22、(domoic acid)海人酸海人酸(-kainic acid)等。等。v常见的海洋肽类化合物有直链肽、环肽等。常见的海洋肽类化合物有直链肽、环肽等。v如如dolastatin 10v又如环肽又如环肽kahalalidekahalalide F F对结核杆菌又极高的对结核杆菌又极高的抑制活性。抑制活性。第第五五节节 C15C15乙酸原化合物乙酸原化合物v由乙酸乙酯或乙酰辅酶由乙酸乙酯或乙酰辅酶A A生物合成。生物合成。v截至目前海洋生物中发现的该类化合物主要截至目前海洋生物中发现的该类化合物主要为非萜类为非萜类C15C15乙酸原化合物。乙酸原化合物。v结构比较简单，往往含有结构比较简单，往往

23、含有O O或其他卤素元素。或其他卤素元素。v有直链型和环状之分。如：有直链型和环状之分。如：直链型直链型bisezakyne B环环氧氧化化合合物物第六节第六节 前列腺素类似物前列腺素类似物v前列腺素是一类生理活性很强的化合物。前列腺素是一类生理活性很强的化合物。v获得较大量的前列腺素十分困难。获得较大量的前列腺素十分困难。v从海洋生物中寻找前列腺素资源，是各国科从海洋生物中寻找前列腺素资源，是各国科学家广泛关注的问题。学家广泛关注的问题。v1969年年Weiheimer从佛罗里达柳珊瑚从佛罗里达柳珊瑚(Plexaura homommalla)中首次分离得到前列腺类似物中首次分离得到前列腺类似

24、物15R-PGA2，这一发现在世界上引起广泛的注意。这一发现在世界上引起广泛的注意。v从海洋生物中分离得到的前列腺素类化合物，从海洋生物中分离得到的前列腺素类化合物，除具有前列腺素样的活性外，往往还具有一些除具有前列腺素样的活性外，往往还具有一些特殊的生物活性，如抗肿瘤作用等。特殊的生物活性，如抗肿瘤作用等。15R-PGA2:Punaglandin,具有抗肿瘤活性具有抗肿瘤活性第七节第七节 海洋天然产物研究实例海洋天然产物研究实例v红树海鞘红树海鞘(Ecteinascidia turbinata)抗肿瘤抗肿瘤活性成分的研究。活性成分的研究。v美国美国University of Illinois

25、.v1972-1996(from crude extracts to total synthesis).天然药物的开发天然药物的开发第一节第一节 概概 述述 当前，我国传统文化特色和独特优势的中药，正当前，我国传统文化特色和独特优势的中药，正面临着前所未有的发展机遇和挑战：面临着前所未有的发展机遇和挑战：一方面一方面，随着社会的发展，人类疾病谱已悄，随着社会的发展，人类疾病谱已悄然发生改变，医疗模式已由单纯的疾病治疗转变然发生改变，医疗模式已由单纯的疾病治疗转变为预防、保健、治疗、康复相结合的模式，各种为预防、保健、治疗、康复相结合的模式，各种替代医学和传统医学正发挥着越来越大的作用。替代医学

26、和传统医学正发挥着越来越大的作用。生存环境的不断恶化，人类生存环境的不断恶化，人类“回归自然回归自然”的呼声的呼声越来越高，传统医药倍受青睐。越来越高，传统医药倍受青睐。另一方面另一方面，随着全球经济一体化进程的加快，特，随着全球经济一体化进程的加快，特别是我国已经正式加入别是我国已经正式加入WTOWTO，中国医药市场融入国际医中国医药市场融入国际医药大市场的广度和深度将进一步加剧，将面临强大跨药大市场的广度和深度将进一步加剧，将面临强大跨国医药集团的激烈竞争以及日本、韩国、印度等亚洲国医药集团的激烈竞争以及日本、韩国、印度等亚洲国家传统医药产品和德国、法国等欧洲国家植物药的国家传统医药产品和

27、德国、法国等欧洲国家植物药的巨大冲击，巨大冲击，我国生产的众多传统中药产品由于尚不能我国生产的众多传统中药产品由于尚不能符合国际医药市场的标准和要求符合国际医药市场的标准和要求，目前仅，目前仅3%3%的国际市的国际市场销售份额还有可能进一步萎缩。场销售份额还有可能进一步萎缩。我国是世界上植物资源最为丰富的国家，约有我国是世界上植物资源最为丰富的国家，约有30000余种高等植物。我国有从热带、亚热带、温余种高等植物。我国有从热带、亚热带、温带到寒带的多种植物资源，其中特有种占带到寒带的多种植物资源，其中特有种占50以以上，其丰富的生物多样性是世界上其他国家所不上，其丰富的生物多样性是世界上其他国

28、家所不能及的，蕴藏着巨大的开发潜力。为从事天然药能及的，蕴藏着巨大的开发潜力。为从事天然药物研究提供丰富的研究材料。物研究提供丰富的研究材料。选择确定作为开发对象的目标化合物选择确定作为开发对象的目标化合物工业化探讨（大量制备）工业化探讨（大量制备）临床试验用样品临床试验用样品上市销售（上市销售（GSP)现代创新药物研究开发的大致过程现代创新药物研究开发的大致过程合成合成情报情报 提取、结提取、结 构测定构测定 活性筛选活性筛选药理药理 生化生化特殊毒性特殊毒性 毒毒 性性药效药理药效药理一般药理一般药理药物动态药物动态吸收排泄吸收排泄代谢代谢作用机理作用机理急性毒性急性毒性亚急性毒性亚急性毒

29、性慢性毒性慢性毒性致畸致畸致癌致癌 致瘾致瘾生殖毒性生殖毒性 理化学性质、理化学性质、制定质量标准制定质量标准稳定性稳定性配伍变化配伍变化试验方法试验方法试验规格试验规格工业制备方工业制备方法探讨法探讨 合成合成提取精制提取精制 发酵发酵制剂化探讨制剂化探讨III期：毒性、药效（多数病人，期：毒性、药效（多数病人，多点观察）多点观察）II期：毒性、药效（少数病人）期：毒性、药效（少数病人）I期：毒性（健康人群）期：毒性（健康人群）申请临床试验申请临床试验(GCP）申请生产许可申请生产许可(GMP)创新药物源创新药物源头研究阶段头研究阶段(GLP)杂志公开发表杂志公开发表 接受公众检验接受公众检

30、验申请专利申请专利第二节第二节 天然药物中开发新药途径天然药物中开发新药途径 一、经验积累一、经验积累 中药的研究离不开祖国医学长期实践所积累的中药的研究离不开祖国医学长期实践所积累的经验，是寻找新药的极为重要的源泉和基础。古代，经验，是寻找新药的极为重要的源泉和基础。古代，人类在寻找新药的漫长历史中，在亲身人类在寻找新药的漫长历史中，在亲身“尝试尝试”中中不断积累各种药物知识，即神农尝百草的方法。在不断积累各种药物知识，即神农尝百草的方法。在天然药物的研究过程中，要注重经典文献的调研。天然药物的研究过程中，要注重经典文献的调研。如根据中医经验和历代医书上记载中药青蒿对如根据中医经验和历代医书

31、上记载中药青蒿对“截疟截疟”有效。东晋葛洪著肘后备急方中记有效。东晋葛洪著肘后备急方中记载，载，“青蒿一握，水二升渍，绞取汁尽服之青蒿一握，水二升渍，绞取汁尽服之”，说明青蒿中含有抗疟有效成分，且加热易破坏，说明青蒿中含有抗疟有效成分，且加热易破坏，故将青蒿低温提取获得抗疟有效成分青蒿素，故将青蒿低温提取获得抗疟有效成分青蒿素，用于抗疟具有显著的特点，又通过构效关系研究用于抗疟具有显著的特点，又通过构效关系研究合成了新的衍生物，疗效显著提高，且水溶解性合成了新的衍生物，疗效显著提高，且水溶解性更强。更强。文献是前人积累的宝贵经验，通过查阅文献了解文献是前人积累的宝贵经验，通过查阅文献了解近缘植

32、物的研究概况。只有了解前人成功的经验近缘植物的研究概况。只有了解前人成功的经验和方法，才能最大限度的借鉴和利用前人的经验和方法，才能最大限度的借鉴和利用前人的经验开展新的研究十少走弯路，节省人力、物力和时开展新的研究十少走弯路，节省人力、物力和时间间二、偶然发现二、偶然发现偶然发现在新药研究和发现中是较常见的，最偶然发现在新药研究和发现中是较常见的，最典型的例子是青霉素的发现，典型的例子是青霉素的发现，19281928年，英国细菌年，英国细菌学家学家弗莱明弗莱明一次在研究葡萄球菌的实验中偶然发一次在研究葡萄球菌的实验中偶然发现那次培养的细菌有些菌落没有生长，仔细观察现那次培养的细菌有些菌落没有

33、生长，仔细观察发现，在这次实验中，培养基被霉菌污染所致，发现，在这次实验中，培养基被霉菌污染所致，后来从这种霉菌中发现了能杀灭细菌的物质青霉后来从这种霉菌中发现了能杀灭细菌的物质青霉素，开辟了抗生素治疗疾病的新领域。素，开辟了抗生素治疗疾病的新领域。三、药物普筛三、药物普筛 本世纪初，特别是本世纪初，特别是30年代以来，世界各国开展了在特年代以来，世界各国开展了在特定药理模型的基础上筛选药物的工作，对天然药物的筛选，定药理模型的基础上筛选药物的工作，对天然药物的筛选，导致了许多新药的发现。导致了许多新药的发现。药物的筛选有两种方法：药物的筛选有两种方法：1 1分离纯化得到纯品化合物，然后再进行

34、活性测试。分离纯化得到纯品化合物，然后再进行活性测试。优点：优点：(1)目标清楚，方法简捷，指标明确，标准同一。目标清楚，方法简捷，指标明确，标准同一。(2)分得标准品后可进行多种药理活性的测试。分得标准品后可进行多种药理活性的测试。缺点：缺点：(1)如果选择的分离方法不当，活性化合物丢失的可能如果选择的分离方法不当，活性化合物丢失的可能性极大。性极大。(2)对于极微量活性化合物，这种方法很容易漏检。对于极微量活性化合物，这种方法很容易漏检。2 2在活性筛选方法指导下进行化合物的分离在活性筛选方法指导下进行化合物的分离提取提取在供试样品的活性确定以后，选用简易、灵敏、可在供试样品的活性确定以后

35、，选用简易、灵敏、可靠的活性测试方法作指导；在分离的每一阶段对分离靠的活性测试方法作指导；在分离的每一阶段对分离所得的各个组分进行活性定量研究和评价，跟踪其中所得的各个组分进行活性定量研究和评价，跟踪其中活性的部分。活性的部分。缺点：缺点：(1)活性测试的样品及工作量均大大增加；活性测试的样品及工作量均大大增加；(2)要求分离工作者与活性测试人员两个方面的配合。要求分离工作者与活性测试人员两个方面的配合。优点：优点：(1)由于分离过程中，没有化合物类型的框框限制，由于分离过程中，没有化合物类型的框框限制，只以活性为指标进行追踪，故发现新化合物的可只以活性为指标进行追踪，故发现新化合物的可能性很

36、大。能性很大。(2)如果分离过程的某一阶段，如因分离方法或材料如果分离过程的某一阶段，如因分离方法或材料选择不当，导致活性化合物的分解变化或流散时，选择不当，导致活性化合物的分解变化或流散时，还能迅速查明原因，并可采取相应的措施进行补还能迅速查明原因，并可采取相应的措施进行补救。对天然活性化合物的分离来说，这是一种较救。对天然活性化合物的分离来说，这是一种较好的方法。好的方法。追踪分离天然活性化合物时的注意事项追踪分离天然活性化合物时的注意事项 1 1关键在于选择、建立先进的生物活性测试方法关键在于选择、建立先进的生物活性测试方法 天然活性化合物的追踪分离能否取得成功，关键天然活性化合物的追踪

37、分离能否取得成功，关键在于有无好的生物活性测试体系试验模型可以有在于有无好的生物活性测试体系试验模型可以有整体动物、器官、组织、细胞、酶或受体以及体内整体动物、器官、组织、细胞、酶或受体以及体内生物活性物质生物活性物质等。等。近来并已开始注意在基因调控水平上建立起新近来并已开始注意在基因调控水平上建立起新的筛选体系。无疑，采用整体动物进行的试验与人的筛选体系。无疑，采用整体动物进行的试验与人比较相近，但是实验费时费钱，现象复杂，加以动比较相近，但是实验费时费钱，现象复杂，加以动物个体差异以及病理模型难于建立等因素，作为指物个体差异以及病理模型难于建立等因素，作为指导分离过程的活性筛选方法不太适

38、宜。导分离过程的活性筛选方法不太适宜。目前在实际工作中多采用的是那些灵敏、简便、目前在实际工作中多采用的是那些灵敏、简便、可用于微量样品的体外活性测试方法。其中，利可用于微量样品的体外活性测试方法。其中，利用对酶、受体或体内生物活性物质的抑制或促进用对酶、受体或体内生物活性物质的抑制或促进作用，以及利用基因调控影响进行的活性测试方作用，以及利用基因调控影响进行的活性测试方法因为简便易行又可定量，更是受到青睐，得到法因为简便易行又可定量，更是受到青睐，得到越来越广泛的应用。但是越来越广泛的应用。但是有时这种体外活性测试有时这种体外活性测试方法所得结果与药物实际在体内的作用并不平行，方法所得结果与

39、药物实际在体内的作用并不平行，故实践中也应予以注意故实践中也应予以注意。2 2确保供试材料具有活性确保供试材料具有活性 例例 美国国立癌症研究中心筛选美国国立癌症研究中心筛选抗肿瘤活性抗肿瘤活性植物或动物粗提取物方法植物或动物粗提取物方法植物粗提取物体外多项指标筛选抗肿瘤活性示有抗肿瘤活性有抗肿瘤活性无抗肿瘤活性体内筛选抗肿瘤活性确定抗肿瘤活性或作用机理有新颖性溶剂分配色谱分离示有新颖性浓缩物跟踪分离活性成分示有抗肿瘤活性体内复筛抗肿瘤活性有活性无活性(弃去)本方法的优点是：本方法的优点是：活性低或含量少的化合物不至于活性低或含量少的化合物不至于丢失丢失增加了检出新化合物的机会；增加了检出新化

40、合物的机会；可能分离得到不同作用机制的化可能分离得到不同作用机制的化合物合物 四、代谢研究四、代谢研究(1)药物的代谢研究结果又往往给新药研究提供信息。药物的代谢研究结果又往往给新药研究提供信息。由于药物的体内过程不同，有些药物转化后，活性更高，有些转化后则失活，从而可以帮助我们提供新药设计的重要知识。(2)植物成分的生物转化，可为一些化合物的结构修植物成分的生物转化，可为一些化合物的结构修饰提供思路，提供新颖的先导化合物。饰提供思路，提供新颖的先导化合物。五、天然药物的化学修饰或结构改造五、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从天然药物或中药中筛选追踪

41、得到活性化合物只是一类创新药物研究的前期阶段。类创新药物研究的前期阶段。不少天然活性化合物因为存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：在某些缺陷而难以直接开发利用：(1)药效不理想；药效不理想；(2)存在一定的毒副作用；存在一定的毒副作用；(3)含量太低，难以从天然原料中取材；含量太低，难以从天然原料中取材；(4)或因结构过于复杂，合成也十分困难；或因结构过于复杂，合成也十分困难；(5)水溶性差、生物利用度差等等水溶性差、生物利用度差等等因此，我们只能以它们为先导化合物因此，我们只能以它们为先导化合物,在经过一系列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的化

42、学修饰或结构改造后，对得到的衍生物进行定量构-效关系的比较研究，才有可能发现比较理想的活性化合物，效关系的比较研究，才有可能发现比较理想的活性化合物，并开发成新药。并开发成新药。例例 青蒿素的构效关系研究青蒿素的构效关系研究 六、其他领域的研究六、其他领域的研究(1)在新药的研究中在新药的研究中，深入深入开展药物作用机制的研究，也开展药物作用机制的研究，也能为新药的发现提供重要的线索能为新药的发现提供重要的线索。(2)利用药物的毒副作用发现新药。利用药物的毒副作用发现新药。实例一实例一 紫杉醇的发现紫杉醇的发现 1971年：提取分离，结构确定，活性确认1975-76年：在多种瘤株上实验有效；1

43、977年：临床前研究；1979年：作用机理探明；1982年：期临床实验；1985-86年：期临床实验(卵巢癌)；1986年：紫杉醇侧链的全合成；1988年：紫杉醇半合成；1990-93年：侧链合成方法的改进；1992年：FDA批准；1994年：首次全合成。红豆杉茎12kg浓缩物95%乙醇提取氯仿-甲醇萃取水层(弃去)氯仿30管液滴逆流层析8-18管(14g,T/C=30%,23mg/kg)400管液滴逆流层析170-189管(2.4g,T/C=16%,15mg/kg)析出Taxol(0.5g,T/C=24%,5mg/kg)加苯研磨10974321HOCOCH3OOCOC C C OOHH HN

44、HCOOCH3COOOHOHOHH研究实例二研究实例二 喜树碱的发现喜树碱的发现 喜树原料12kg热正己烷提取正己烷提取物植物残渣(无活性,弃去)乙醇提取用4倍体积的氯仿+1/4体积的5%含水乙醇处理氯仿层(222g)(高活性)水层氯仿处理氯仿层(32g)水层(高活性)(低活性)NNOOOOHABCDF12310987654141211181920211716第三节第三节 天然药物化学研究方法天然药物化学研究方法 在开展某一天然药物的研究中，研究开始前，必须在开展某一天然药物的研究中，研究开始前，必须进行充分的调查研究。这其中包括进行充分的调查研究。这其中包括实地调查，资源实地调查，资源调研和

45、文献调研调研和文献调研三个方面。三个方面。.实地调查实地调查 包括临床疗效的考察和实际应用效果包括临床疗效的考察和实际应用效果(民间使用民间使用情况情况)：(1)由于影响植物药功效的因素较多，在确定其功效的基础由于影响植物药功效的因素较多，在确定其功效的基础上第一步就是确定品种类别，由于植物或中药同名异物和上第一步就是确定品种类别，由于植物或中药同名异物和同物异名现象较多；植物的科、属不同，成分各异，药效同物异名现象较多；植物的科、属不同，成分各异，药效作用也有很大差别，品种的鉴别、鉴定显得尤为重要，如作用也有很大差别，品种的鉴别、鉴定显得尤为重要，如果品种没有鉴别准确，实验结果很难会有好的重

46、现性。果品种没有鉴别准确，实验结果很难会有好的重现性。(2)考察其生长环境，采收季节，加工与炮制方法等，这些因考察其生长环境，采收季节，加工与炮制方法等，这些因素都会影响药物的疗效。同时，这些因素的考察，还会为素都会影响药物的疗效。同时，这些因素的考察，还会为研究有效成分的提取、分离方法提供参考。研究有效成分的提取、分离方法提供参考。资源调查资源调查 植物的生长环境、资源分布、品种的多少植物的生长环境、资源分布、品种的多少都是研究天然药物要考虑的因素。对于资源少的植物药材，都是研究天然药物要考虑的因素。对于资源少的植物药材，在研究的开始阶段，就要考虑到如何解决资源缺乏的问题。在研究的开始阶段，

47、就要考虑到如何解决资源缺乏的问题。文献调研文献调研 当确定了要研究的对象后，有关该植物本身当确定了要研究的对象后，有关该植物本身的研究；相关近缘植物的研究等都可以通过文献的调研得的研究；相关近缘植物的研究等都可以通过文献的调研得到解决，通过文献的调研，可以了解该植物中或其近缘植到解决，通过文献的调研，可以了解该植物中或其近缘植物中所含有的化合物类别，研究方法，为接下来的研究提物中所含有的化合物类别，研究方法，为接下来的研究提供研究思路和启示。供研究思路和启示。二、植物化学预试二、植物化学预试 预试预试就是利用各类化学成分的溶解特征、化学反应特就是利用各类化学成分的溶解特征、化学反应特征来初步判

48、断某类化学成分有无的预备性试验。征来初步判断某类化学成分有无的预备性试验。植物中化学成分复杂，类型繁多，在研究植物有效成植物中化学成分复杂，类型繁多，在研究植物有效成分时，无论是重复文献方法制备已知成分或是探索未知成分时，无论是重复文献方法制备已知成分或是探索未知成分，在提取分离之前都应对样品中所含成分及特性，存在分，在提取分离之前都应对样品中所含成分及特性，存在状态及数量有初步的或者尽可能全面的了解，然后根据所状态及数量有初步的或者尽可能全面的了解，然后根据所含成分的性质设计化合物提取与分离的具体方法。含成分的性质设计化合物提取与分离的具体方法。预试验的结果可以帮助我们选择和建立合理的检查方法，预试验的结果可以帮助我们选择和建立合理的检查方法，作为提取过程中对特定成分的追踪和向导。作为提取过程中对特定成分的追踪和向导。