第十一章天然藥物的研究開發(fā)

第十一章天然藥物的研究開發(fā)10.1概述

2l世紀已經(jīng)到來,在新的世紀,具有我國傳統(tǒng)文化特色和獨特優(yōu)勢的中藥與天然藥物，正面臨著前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。10.1概述2l世紀已經(jīng)到來,在新的世

近年來，隨著疾病譜的改變、藥源性疾病的增多、健康觀念的轉變，在世界范圍內，回歸自然、重視天然藥物已經(jīng)成為潮流。歐共體對草藥進行了統(tǒng)一立法，加拿大和澳大利亞等國草藥地位已經(jīng)合法化，美國起草了植物藥管理辦法，開始接受天然藥物的復方制劑作為治療藥，這些為中藥作為治療藥進入國際醫(yī)藥市場提供了良好的國際環(huán)境。作為世界優(yōu)秀傳統(tǒng)醫(yī)藥文化，中醫(yī)藥以其系統(tǒng)的理論體系，獨特的診療方法，顯著的臨床療效，正被越來越多的國家和地區(qū)所認識和接受。10.1.1發(fā)展機遇近年來，隨著疾病譜的改變、藥源性疾病的增多、健康

隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，特別是我國已經(jīng)正式加入WTO，我國傳統(tǒng)中藥市場將我國生產的眾多傳統(tǒng)中藥產品由于尚不能符合國際醫(yī)藥市場的標準和要求，目前僅3%的國際市場銷售份額還有可能進一步萎縮。在繼承和發(fā)揚中醫(yī)藥優(yōu)勢和特色的基礎上，充分利用現(xiàn)代科學技術的方法和手段，借鑒國際通行的醫(yī)藥標準與規(guī)范，研究開發(fā)能夠正式進入國際醫(yī)藥市場的中藥與天然藥物產品，并初步建立我國中藥研究開發(fā)和生產的規(guī)范體系，己成為人們的共識。10.1.2挑戰(zhàn)隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，特別是我國已經(jīng)正式10.1.3資源優(yōu)勢

我國是世界上植物資源最為豐富的國家，約有30000余種高等植物。我國有從熱帶、亞熱帶、溫帶到寒帶的多種植物資源，其中特有種占50％以上，其豐富的生物多樣性是世界上其他國家所不能及的，蘊藏著巨大的開發(fā)潛力。10.1.3資源優(yōu)勢我國是世界上植物資源最為中藥、天然藥物注冊分類1、未在國內上市銷售的從植物、動物、礦物等物質中提取的有效成份及其制劑。2、新發(fā)現(xiàn)的藥材及其制劑。3、新的中藥材代用品。4、藥材新的藥用部位及其制劑。5、未在國內上市銷售的從植物、動物、礦物等物質中提取的有效部位及其制劑。6、未在國內上市銷售的中藥、天然藥物復方制劑。7、改變國內已上市銷售中藥、天然藥物給藥途徑的制劑。8、改變國內已上市銷售中藥、天然藥物劑型的制劑。9、仿制藥。中藥、天然藥物注冊分類1、未在國內上市銷售的從植物、動物、礦選擇確定作為開發(fā)對象的目標化合物工業(yè)化探討（大量制備）臨床試驗用樣品上市銷售（GSP)現(xiàn)代創(chuàng)新藥物研究開發(fā)的大致過程合成情報

提取、結構測定

活性篩選藥理生化特殊毒性毒性藥效藥理一般藥理藥物動態(tài)吸收排泄代謝作用機理急性毒性亞急性毒性慢性毒性致畸致癌

致癮生殖毒性

理化學性質、制定質量標準穩(wěn)定性配伍變化試驗方法試驗規(guī)格工業(yè)制備方法探討合成提取精制發(fā)酵制劑化探討III期：毒性、藥效（多數(shù)病人，多點觀察）

II期：毒性、藥效（少數(shù)病人）

I期：毒性（健康人群）申請臨床試驗(GCP）申請生產許可(GMP)創(chuàng)新藥物源頭研究階段(GLP)

雜志公開發(fā)表接受公眾檢驗申請專利選擇確定作為開發(fā)對象的目標化合物工業(yè)化探討（大量制備）臨床試中藥的研究離不開祖國醫(yī)學長期實踐所積累的經(jīng)驗，是尋找新藥的極為重要的源泉和基礎。古代，人類在尋找新藥的漫長歷史中，在親身“嘗試”中不斷積累各種藥物知識，即神農嘗百草的方法。在天然藥物的研究過程中，要注重經(jīng)典文獻的調研，如根據(jù)中醫(yī)經(jīng)驗和歷代醫(yī)書上記載中藥青蒿對“截瘧”有效。東晉葛洪著《肘后備急方》中記載，“青蒿一握，水二升漬，絞取汁盡服之”，說明青蒿中含有抗瘧有效成分，且加熱易破壞，故將青蒿低溫提取獲得抗瘧有效成分青蒿素，用于抗瘧具有顯著的特點，又通過構效關系研究合成了新的衍生物，療效顯著提高，且水溶解性更強。文獻是前人積累的寶貴經(jīng)驗，通過查閱文獻了解近緣植物的研究概況。只有了解前人成功的經(jīng)驗方法，才能最大限度的借鑒和利用前人的經(jīng)驗開展新的研究，少走彎路，節(jié)省人力、物力和時間。

10.2天然藥物中開發(fā)新藥途徑

10.2.1經(jīng)驗積累

中藥的研究離不開祖國醫(yī)學長期實踐所積累的經(jīng)驗，是尋找新藥的極10.2.2偶然發(fā)現(xiàn)

偶然發(fā)現(xiàn)在新藥研究和發(fā)現(xiàn)中是較常見的，最典型的例子是青霉素的發(fā)現(xiàn)，1928年，英國細菌學家弗萊明一次在研究葡萄球菌的實驗中偶然發(fā)現(xiàn)那次培養(yǎng)的細菌有些菌落沒有生長，仔細觀察發(fā)現(xiàn)，在這次實驗中，培養(yǎng)基被霉菌污染所致，后來從這種霉菌中發(fā)現(xiàn)了能殺滅細菌的物質青霉素。10.2.2偶然發(fā)現(xiàn)偶然發(fā)現(xiàn)在新藥研究和發(fā)現(xiàn)中是較

本世紀初，特別是30年代以來，世界各國開展了在特定藥理模型的基礎上篩選藥物的工作，對天然藥物的篩選，導致了許多新藥的發(fā)現(xiàn)。藥物的篩選有如下兩種方法：

10.2.3藥物普篩

本世紀初，特別是30年代以來，世界各國開展了在特1．分離純化得到純品化合物，然后再進行活性測試。優(yōu)點：(1)目標清楚，方法簡捷，指標明確，標準同一。(2)分得標準品后可進行多種藥理活性的測試。缺點：(1)如果選擇的分離方法不當，活性化合物丟失的可能性極大。(2)對于極微量活性化合物，這種方法很容易漏檢。

1．分離純化得到純品化合物，然后再進行活性測試。優(yōu)點：2．在活性篩選方法的指導下進行化合物的分離提取(BioassayDirectedSeparation)。

在供試樣品的活性確定以后，選用簡易、靈敏、可靠的活性測試方法作指導；在分離的每一階段對分離所得的各個組分進行活性定量研究和評價，跟蹤其中活性的部分。2．在活性篩選方法的指導下進行化合物的分離提取(Bioass優(yōu)點：

(1)由于分離過程中，沒有化合物類型的框框限制，只以活性為指標進行追蹤，故發(fā)現(xiàn)新化合物的可能性很大。

(2)如果分離過程的某一階段，如因分離方法或材料選擇不當，導致活性化合物的分解變化或流散時，還能迅速查明原因，并可采取相應的措施進行補救。對天然活性化合物的分離來說，這是一種較好的方法缺點：

(1)活性測試的樣品及工作量均大大增加；

(2)要求分離工作者與活性測試人員的配合。優(yōu)點：追蹤分離天然活性化合物時的注意事項1)選擇、建立先進的生物活性測試方法

試驗模型：整體動物、器官、組織、細胞、酶或受體以及體內生物活性物質等，現(xiàn)在多采用簡單、靈敏的酶、受體及體內活性物質等。注意點：有時這種體外活性測試方法所得結果與藥物實際在體內的作用并不平行。追蹤分離天然活性化合物時的注意事項例抑制前列腺素合成酶的藥物篩選

例抑制前列腺素合成酶的藥物篩選2)確保供試材料具有活性

例美國國立癌癥研究中心篩選抗腫瘤活性植物或動物粗提取物方法本方法的優(yōu)點是：①活性低或含量少的化合物不至于丟失；②增加了檢出新化合物的機會；③可能分離得到不同作用機制的化合物。2)確保供試材料具有活性

例美國國立癌癥研究中心篩選抗3.在眾多生物活性中找出最本質的作用

天然藥物或中藥在臨床治療上可能作用于多個靶點，因而具有多種療效，即表現(xiàn)出多方面的活性。研究者應當力求找出其中最本質的作用，選擇建立反映臨床治療作用特點、且效果與之平行的活性測試體系，才有可能追蹤分離出目的活性成分或甚至有效成分。3.在眾多生物活性中找出最本質的作用天然藥物或中藥

中藥或天然藥物名稱

生理活性活性篩選體系

目標活性物質

烏頭

(Aconitumspp.)強心、利尿興奮、鎮(zhèn)痛Yagi-Hartung法（離體蛙心）

去甲基烏藥堿烏頭堿類

大黃（Rheumcoreanum及R.palmatum的雜交種）健胃、緩瀉

致瀉活性(小鼠)

番瀉苷(sennoside)

茵陳蒿(Artemisiacapillaris)利膽、抗炎膽汁分泌促進作用

茵陳色原酮

(capillarisin)等

貝(日本產)(Babyloniajaponica)口渴、視力減退、瞳孔散大、言語障礙、便秘atropine定量法（小鼠散瞳率試驗)

surugatoxin軟紫草(Arnebiaeuchroma)止血、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌前列腺素PGE2生合成抑制活性arteriolearnibinonearnebifuranone

shikonins類

中藥或天然藥物名稱生理活性活性篩選體系4．注意正確比較并判斷各個餾分的活性

（1）分離過程中總是按“等劑量不等強度原則”對每一階段得到的餾分進行活性定量評估，并與母體作比較，追蹤活性最強餾分。

（2）分離過程中常配合采用各種分離手段以求獲得良好的分離效果，并應盡量避免采用可能導致活性成分分解或不可逆吸附的方法或試劑。

4．注意正確比較并判斷各個餾分的活性

（1）分離過程中總是10.2.4代謝研究

(1)藥物的代謝研究結果又往往給新藥研究提供信息。

由于藥物的體內過程不同，有些藥物轉化后，活性更高，有些轉化后則失活，從而可以幫助我們提供新藥設計的重要知識。

(2)植物成分的生物轉化，可為一些化合物的結構修飾提供思路，提供新穎的先導化合物。10.2.4代謝研究(1)藥物的代謝研究結果又往往給新10.2.5天然藥物的化學修飾或結構改造

不少天然活性化合物因為存在某些缺陷而難以直接開發(fā)利用：

(1)存在一定的毒副作用；

(2)含量太低，難以從天然原料中取材；

(3)水溶性差、生物利用度差等等因此，只能以它們?yōu)橄葘Щ衔?進行一系列的化學修飾或結構改造后開發(fā)成新藥。

10.2.5天然藥物的化學修飾或結構改造不少例青蒿素的構效關系研究

例青蒿素的構效關系研究10.2.6其他領域的研究

(1)在新藥的研究中，深人開展藥物作用機制的研究，也能為新藥的發(fā)現(xiàn)提供重要的線索。(2)利用藥物的毒副作用發(fā)現(xiàn)新藥。10.2.6其他領域的研究

(1)在新藥的研究中，深人實例一紫杉醇的發(fā)現(xiàn)

1971年：提取分離，結構確定，活性確認

1975-76年：在多種瘤株上實驗有效；

1977年：臨床前研究；

1979年：作用機理探明；

1982年：Ⅰ期臨床實驗；

1985-86年：Ⅱ期臨床實驗(卵巢癌)；

1986年：紫杉醇側鏈的全合成；

1988年：紫杉醇半合成；

1990-93年：側鏈合成方法的改進；

1992年：FDA批準；

1994年：首次全合成。

實例一紫杉醇的發(fā)現(xiàn)1971年：提取分離，結構確定，活第十一章天然藥物的研究開發(fā)課件研究實例二喜樹堿的發(fā)現(xiàn)

研究實例二喜樹堿的發(fā)現(xiàn)第十一章天然藥物的研究開發(fā)

第十一章天然藥物的研究開發(fā)10.1概述

2l世紀已經(jīng)到來,在新的世紀,具有我國傳統(tǒng)文化特色和獨特優(yōu)勢的中藥與天然藥物，正面臨著前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。10.1概述2l世紀已經(jīng)到來,在新的世

近年來，隨著疾病譜的改變、藥源性疾病的增多、健康觀念的轉變，在世界范圍內，回歸自然、重視天然藥物已經(jīng)成為潮流。歐共體對草藥進行了統(tǒng)一立法，加拿大和澳大利亞等國草藥地位已經(jīng)合法化，美國起草了植物藥管理辦法，開始接受天然藥物的復方制劑作為治療藥，這些為中藥作為治療藥進入國際醫(yī)藥市場提供了良好的國際環(huán)境。作為世界優(yōu)秀傳統(tǒng)醫(yī)藥文化，中醫(yī)藥以其系統(tǒng)的理論體系，獨特的診療方法，顯著的臨床療效，正被越來越多的國家和地區(qū)所認識和接受。10.1.1發(fā)展機遇近年來，隨著疾病譜的改變、藥源性疾病的增多、健康

隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，特別是我國已經(jīng)正式加入WTO，我國傳統(tǒng)中藥市場將我國生產的眾多傳統(tǒng)中藥產品由于尚不能符合國際醫(yī)藥市場的標準和要求，目前僅3%的國際市場銷售份額還有可能進一步萎縮。在繼承和發(fā)揚中醫(yī)藥優(yōu)勢和特色的基礎上，充分利用現(xiàn)代科學技術的方法和手段，借鑒國際通行的醫(yī)藥標準與規(guī)范，研究開發(fā)能夠正式進入國際醫(yī)藥市場的中藥與天然藥物產品，并初步建立我國中藥研究開發(fā)和生產的規(guī)范體系，己成為人們的共識。10.1.2挑戰(zhàn)隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，特別是我國已經(jīng)正式10.1.3資源優(yōu)勢

我國是世界上植物資源最為豐富的國家，約有30000余種高等植物。我國有從熱帶、亞熱帶、溫帶到寒帶的多種植物資源，其中特有種占50％以上，其豐富的生物多樣性是世界上其他國家所不能及的，蘊藏著巨大的開發(fā)潛力。10.1.3資源優(yōu)勢我國是世界上植物資源最為中藥、天然藥物注冊分類1、未在國內上市銷售的從植物、動物、礦物等物質中提取的有效成份及其制劑。2、新發(fā)現(xiàn)的藥材及其制劑。3、新的中藥材代用品。4、藥材新的藥用部位及其制劑。5、未在國內上市銷售的從植物、動物、礦物等物質中提取的有效部位及其制劑。6、未在國內上市銷售的中藥、天然藥物復方制劑。7、改變國內已上市銷售中藥、天然藥物給藥途徑的制劑。8、改變國內已上市銷售中藥、天然藥物劑型的制劑。9、仿制藥。中藥、天然藥物注冊分類1、未在國內上市銷售的從植物、動物、礦選擇確定作為開發(fā)對象的目標化合物工業(yè)化探討（大量制備）臨床試驗用樣品上市銷售（GSP)現(xiàn)代創(chuàng)新藥物研究開發(fā)的大致過程合成情報

提取、結構測定

活性篩選藥理生化特殊毒性毒性藥效藥理一般藥理藥物動態(tài)吸收排泄代謝作用機理急性毒性亞急性毒性慢性毒性致畸致癌

致癮生殖毒性

理化學性質、制定質量標準穩(wěn)定性配伍變化試驗方法試驗規(guī)格工業(yè)制備方法探討合成提取精制發(fā)酵制劑化探討III期：毒性、藥效（多數(shù)病人，多點觀察）

II期：毒性、藥效（少數(shù)病人）

I期：毒性（健康人群）申請臨床試驗(GCP）申請生產許可(GMP)創(chuàng)新藥物源頭研究階段(GLP)

雜志公開發(fā)表接受公眾檢驗申請專利選擇確定作為開發(fā)對象的目標化合物工業(yè)化探討（大量制備）臨床試中藥的研究離不開祖國醫(yī)學長期實踐所積累的經(jīng)驗，是尋找新藥的極為重要的源泉和基礎。古代，人類在尋找新藥的漫長歷史中，在親身“嘗試”中不斷積累各種藥物知識，即神農嘗百草的方法。在天然藥物的研究過程中，要注重經(jīng)典文獻的調研，如根據(jù)中醫(yī)經(jīng)驗和歷代醫(yī)書上記載中藥青蒿對“截瘧”有效。東晉葛洪著《肘后備急方》中記載，“青蒿一握，水二升漬，絞取汁盡服之”，說明青蒿中含有抗瘧有效成分，且加熱易破壞，故將青蒿低溫提取獲得抗瘧有效成分青蒿素，用于抗瘧具有顯著的特點，又通過構效關系研究合成了新的衍生物，療效顯著提高，且水溶解性更強。文獻是前人積累的寶貴經(jīng)驗，通過查閱文獻了解近緣植物的研究概況。只有了解前人成功的經(jīng)驗方法，才能最大限度的借鑒和利用前人的經(jīng)驗開展新的研究，少走彎路，節(jié)省人力、物力和時間。

10.2天然藥物中開發(fā)新藥途徑

10.2.1經(jīng)驗積累

中藥的研究離不開祖國醫(yī)學長期實踐所積累的經(jīng)驗，是尋找新藥的極10.2.2偶然發(fā)現(xiàn)

偶然發(fā)現(xiàn)在新藥研究和發(fā)現(xiàn)中是較常見的，最典型的例子是青霉素的發(fā)現(xiàn)，1928年，英國細菌學家弗萊明一次在研究葡萄球菌的實驗中偶然發(fā)現(xiàn)那次培養(yǎng)的細菌有些菌落沒有生長，仔細觀察發(fā)現(xiàn)，在這次實驗中，培養(yǎng)基被霉菌污染所致，后來從這種霉菌中發(fā)現(xiàn)了能殺滅細菌的物質青霉素。10.2.2偶然發(fā)現(xiàn)偶然發(fā)現(xiàn)在新藥研究和發(fā)現(xiàn)中是較

本世紀初，特別是30年代以來，世界各國開展了在特定藥理模型的基礎上篩選藥物的工作，對天然藥物的篩選，導致了許多新藥的發(fā)現(xiàn)。藥物的篩選有如下兩種方法：

10.2.3藥物普篩

本世紀初，特別是30年代以來，世界各國開展了在特1．分離純化得到純品化合物，然后再進行活性測試。優(yōu)點：(1)目標清楚，方法簡捷，指標明確，標準同一。(2)分得標準品后可進行多種藥理活性的測試。缺點：(1)如果選擇的分離方法不當，活性化合物丟失的可能性極大。(2)對于極微量活性化合物，這種方法很容易漏檢。

1．分離純化得到純品化合物，然后再進行活性測試。優(yōu)點：2．在活性篩選方法的指導下進行化合物的分離提取(BioassayDirectedSeparation)。

在供試樣品的活性確定以后，選用簡易、靈敏、可靠的活性測試方法作指導；在分離的每一階段對分離所得的各個組分進行活性定量研究和評價，跟蹤其中活性的部分。2．在活性篩選方法的指導下進行化合物的分離提取(Bioass優(yōu)點：

(1)由于分離過程中，沒有化合物類型的框框限制，只以活性為指標進行追蹤，故發(fā)現(xiàn)新化合物的可能性很大。

(2)如果分離過程的某一階段，如因分離方法或材料選擇不當，導致活性化合物的分解變化或流散時，還能迅速查明原因，并可采取相應的措施進行補救。對天然活性化合物的分離來說，這是一種較好的方法缺點：

(1)活性測試的樣品及工作量均大大增加；

(2)要求分離工作者與活性測試人員的配合。優(yōu)點：追蹤分離天然活性化合物時的注意事項1)選擇、建立先進的生物活性測試方法

試驗模型：整體動物、器官、組織、細胞、酶或受體以及體內生物活性物質等，現(xiàn)在多采用簡單、靈敏的酶、受體及體內活性物質等。注意點：有時這種體外活性測試方法所得結果與藥物實際在體內的作用并不平行。追蹤分離天然活性化合物時的注意事項例抑制前列腺素合成酶的藥物篩選

例抑制前列腺素合成酶的藥物篩選2)確保供試材料具有活性

例美國國立癌癥研究中心篩選抗腫瘤活性植物或動物粗提取物方法本方法的優(yōu)點是：①活性低或含量少的化合物不至于丟失；②增加了檢出新化合物的機會；③可能分離得到不同作用機制的化合物。2)確保供試材料具有活性

例美國國立癌癥研究中心篩選抗3.在眾多生物活性中找出最本質的作用

天然藥物或中藥在臨床治療上可能作用于多個靶點，因而具有多種療效，即表現(xiàn)出多方面的活性。研究者應當力求找出其中最本質的作用，選擇建立反映臨床治療作用特點、且效果與之平行的活性測試體系，才有可能追蹤分離出目的活性成分或甚至有效成分。3.在眾多生物活性中找出最本質的作用天然藥物或中藥

中藥或天然藥物名稱

生理活性活性篩選體系

目標活性物質

烏頭

(Aconitumspp.)強心、利尿興奮、鎮(zhèn)痛Yagi-Hartung法（離體蛙心）

去甲基烏藥堿烏頭堿類

大黃（Rheumcoreanum及R.palmatum的雜交種）健胃、緩瀉

致瀉活性(小鼠)

番瀉苷(sennoside)

茵陳蒿(Artemisiacapillaris)利膽、抗炎膽汁分泌促進作用

茵陳色原酮

(capillarisin)等

貝(日本產)(Babyloniajaponica)口渴、視力減退、瞳孔散大、言語障礙、便秘atropine定量法（小鼠散瞳率試驗)

surugatoxin軟紫草(Arnebiaeuchroma)止血、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌前列腺素PGE2生合成抑制活性arteriolearnibinonearnebifuranone

shikonins類

中藥或天然藥物名稱生理活性活性篩選體系4．注意正確比較并判斷各個餾分的活性

（1）分離過程