生理活性化合物と天然物
生理活性化合物と天然物は、植物、菌類、微生物、海洋生物などの生きた生物によって生産される化学物質であり、測定可能な生物学的効果を発揮し、歴史的に医薬品の主要な供給源となってきました。この生薬学の分野は、そのような化合物がどのように発見され、単離され、特性評価され、生物学的活性と関連付けられるかに関心があり、天然物化学と薬理学を結びつけます。
Definition
天然物は、一次代謝に必須ではない生物によって合成される二次代謝産物です。生理活性化合物は、特定の測定可能な生物学的応答を生み出すものであり、これらが合わさって、生薬学および天然物からの創薬の化学的基盤の多くを形成しています。
Scope
この分野は、主要な二次代謝産物（アルカロイド、テルペノイド、フェノール類、配糖体など）、生物活性ガイドによる単離から構造解明までのワークフロー、および天然物で研究される主要な活性プロファイル（構造活性相関、バイオアッセイに基づくスクリーニング、抗菌作用、抗酸化作用、抗炎症作用）を網羅しています。これは参照および教育的な方向付けであり、臨床的なガイダンスではありません。
Sub-topics
Core questions
- 天然化合物のどのクラスが最も頻繁に生物学的に活性であり、その理由は何か？
- 化合物の構造は生物学的活性とどのように関連しているか？
- 候補となる生理活性化合物はどのように検出され、単離され、検証されるか？
- 抗菌作用、抗酸化作用、抗炎症作用は天然物研究においてどのような役割を果たすか？
Key concepts
- 二次代謝産物
- 生物活性ガイドによる単離
- 構造解明
- 化学骨格と構造多様性
- リード化合物と天然物からの創薬
- 民族薬理学的リード
Mechanisms
生物は、シキミ酸経路、ポリケチド経路、メバロン酸経路、アルカロイド経路などの経路を通じて二次代謝産物を合成します。これらの二次代謝産物は、しばしば他の生物の生体高分子と相互作用し、薬理学的活性を生じさせます。発見は通常、生物活性ガイドによる分画によって進められます。粗抽出物をバイオアッセイで試験し、その後、再試験される画分に分離し、純粋な活性化合物が単離され、分光法によってその構造が決定されるまで繰り返されます。天然物は、立体化学とsp3特性に富む化学空間を占めており、臨床的に有用な骨格を繰り返し生み出してきました。
Clinical relevance
承認された低分子医薬品の大部分は天然物であるか、天然物から派生したもの、または天然物に着想を得たものであるため、この分野は薬理学および生薬学教育の多くを支えています。化合物がどのようにリード化合物となり、その活性がどのように特徴付けられるかを記述しており、個々の診断や治療の決定の基礎となるものではなく、参照的な方向付けです。
Evidence & guidelines
この分野の証拠は、主に前臨床的および化学的なものであり、単離報告、バイオアッセイデータ、構造活性分析などです。NewmanとCraggのような体系的な調査は、天然物が医薬品開発パイプラインに貢献していることを定量化しています。臨床使用への移行は、他の医薬品候補と同じ規制経路をたどります。
History
天然物は、記録された歴史のほとんどにおいて医薬品の主要な供給源であり、植物由来の治療薬から、モルヒネ、キニーネ、そして20世紀の抗生物質の単離に至るまで多岐にわたります。現代の分野は、古典的な植物化学とクロマトグラフィー分離、分光法による構造決定を組み合わせており、医薬品開発パイプラインの調査は、合成化学やコンビナトリアル化学の台頭の中でも、天然物の永続的な役割を繰り返し文書化しています。
Debates
- 創薬において、天然物は合成化学やコンビナトリアル化学に取って代わられたのか？
- 合成ライブラリへの途中のシフトにもかかわらず、承認された医薬品の分析は、天然物とその誘導体が新規化学物質の主要かつ継続的な供給源であることを示しており、天然物に着想を得た発見への新たな関心を促しています。
Key figures
- David J. Newman
- Gordon M. Cragg
- Jon Clardy
- Christopher Walsh
Related topics
Seminal works
- newman-cragg-2012
- cragg-newman-2005
- clardy-walsh-2004
Frequently asked questions
- 天然物と生理活性化合物の違いは何ですか？
- 天然物とは、生物によって作られる二次代謝産物のことであり、生理活性化合物とは、測定可能な生物学的効果を生み出すものです。多くの天然物は生理活性を持つため、創薬の中心となりますが、すべての天然物が顕著な活性を持つわけではありません。
- 天然物が創薬にとって依然として重要であるのはなぜですか？
- 天然物は、合成ライブラリにはしばしば欠けている構造多様性と三次元的な複雑さを持つ化学空間を占めており、承認された医薬品の調査は、天然物とその誘導体が新規医薬品の大部分を供給し続けていることを示しています。