Биоактивные соединения и природные продукты
Биоактивные соединения и природные продукты — это химические вещества, продуцируемые живыми организмами (растениями, грибами, микробами и морскими организмами), которые оказывают измеримые биологические эффекты и исторически являются основным источником лекарственных средств. Эта область фармакогнозии изучает, как такие соединения обнаруживаются, выделяются, характеризуются и связываются с биологической активностью, объединяя химию природных соединений с фармакологией.
Definition
Природные продукты — это вторичные метаболиты, синтезируемые организмами, которые не являются существенными для первичного метаболизма; биоактивные соединения — это те, которые вызывают специфический, измеримый биологический ответ, и вместе они образуют химическую основу большей части фармакогнозии и открытия лекарств из природных источников.
Scope
Эта область охватывает основные классы вторичных метаболитов (алкалоиды, терпеноиды, фенолы, гликозиды и другие), рабочий процесс от выделения под контролем биоактивности до установления структуры, а также основные профили активности, изучаемые в природных продуктах: взаимосвязи структура-активность, скрининг на основе биоанализа, а также антимикробные, антиоксидантные и противовоспалительные эффекты. Это справочная и образовательная информация, а не клиническое руководство.
Sub-topics
Core questions
- Какие классы природных соединений чаще всего являются биологически активными и почему?
- Как структура соединения связана с его биологической активностью?
- Как обнаруживаются, выделяются и валидируются кандидатные биоактивные соединения?
- Какую роль играют антимикробная, антиоксидантная и противовоспалительная активности в исследованиях природных продуктов?
Key concepts
- Вторичные метаболиты
- Выделение под контролем биоактивности
- Установление структуры
- Химические скаффолды и структурное разнообразие
- Соединение-лидер и открытие лекарств из природы
- Этнофармакологические лидеры
Mechanisms
Организмы синтезируют вторичные метаболиты — посредством таких путей, как шикиматный, поликетидный, мевалонатный и алкалоидный — которые часто взаимодействуют с биологическими макромолекулами в других организмах, вызывая фармакологическую активность. Открытие обычно происходит путем фракционирования под контролем биоактивности: неочищенный экстракт тестируется в биоанализе, затем разделяется на фракции, которые повторно тестируются, итеративно, пока не будет выделено чистое активное соединение и его структура не будет определена спектроскопическими методами. Природные продукты занимают химическое пространство, богатое стереохимией и sp3-характером, которое неоднократно давало клинически полезные скаффолды.
Clinical relevance
Большая доля одобренных низкомолекулярных лекарственных средств являются природными продуктами или получены из них, или вдохновлены ими, поэтому эта область лежит в основе большей части фармакологического и фармакогностического образования. Она описывает, как соединения становятся лидерами в разработке лекарств и как характеризуется их активность; это справочная информация, а не основа для индивидуальных диагностических или лечебных решений.
Evidence & guidelines
Доказательства в этой области в основном доклинические и химические — отчеты о выделении, данные биоанализа и анализы структура-активность — с систематическими обзорами, такими как Newman и Cragg, количественно оценивающими вклад природных продуктов в разработку лекарств. Переход к клиническому применению следует тем же регуляторным путям, что и другие кандидаты в лекарства.
History
Природные продукты были доминирующим источником лекарств на протяжении большей части задокументированной истории, от растительных средств до выделения морфина, хинина и антибиотиков двадцатого века. Современная область сочетает классическую фитохимию с хроматографическим разделением и спектроскопическим определением структуры, а обзоры разработки лекарств неоднократно документировали неизменную роль природных продуктов даже на фоне развития синтетической и комбинаторной химии.
Debates
- Были ли природные продукты вытеснены синтетической и комбинаторной химией в разработке лекарств?
- Несмотря на сдвиг в середине карьеры в сторону синтетических библиотек, анализы одобренных лекарств показывают, что природные продукты и их производные остаются основным и постоянным источником новых химических сущностей, что вызывает возобновление интереса к открытиям, вдохновленным природными продуктами.
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
- В чем разница между природным продуктом и биоактивным соединением?
- Природный продукт — это любой вторичный метаболит, производимый организмом; биоактивное соединение — это то, которое вызывает измеримый биологический эффект. Многие природные продукты являются биоактивными, поэтому они играют центральную роль в открытии лекарств, но не каждый природный продукт обладает заметной активностью.
- Почему природные продукты по-прежнему важны для открытия лекарств?
- Они занимают химическое пространство со структурным разнообразием и трехмерной сложностью, которых часто не хватает синтетическим библиотекам, и обзоры одобренных лекарств показывают, что природные продукты и их производные продолжают поставлять большую часть новых лекарств.