Лекарственные средства природного происхождения

Лекарственные средства природного происхождения — это препараты, активные структуры которых берут начало или вдохновлены соединениями, вырабатываемыми живыми организмами — растениями, микробами, грибами и морскими организмами. Эти молекулы, используемые напрямую, модифицированные полусинтетически или имитированные полным синтезом, составляют значительную долю одобренных лекарств и предоставляют структурные каркасы, сложность которых часто превосходит возможности синтетических библиотек.

Definition

Лекарственное средство природного происхождения — это терапевтический агент, активная молекулярная структура которого представляет собой природное соединение, химически модифицированное (полусинтетическое) производное такого соединения или синтетическую молекулу, дизайн которой основан на каркасе природного продукта.

Scope

Эта тема охватывает место природных продуктов в химической классификации лекарственных средств: как природные соединения становятся лекарствами посредством прямого использования, полусинтеза или дизайна, вдохновленного природными продуктами, а также отличительные структурные особенности этих каркасов. Это образовательный обзор структурного класса и класса, основанного на источнике, и не содержит рекомендаций по клиническому использованию какого-либо конкретного агента природного происхождения.

Core questions

• Как природные продукты попадают в лекарственное обеспечение — в виде выделенных соединений, полусинтетических производных или синтетических имитаторов?
• Какие структурные особенности отличают каркасы природных продуктов от типичных синтетических малых молекул?
• Почему природные продукты остаются продуктивным источником новых лекарств?
• Как классифицируются агенты природного происхождения по отношению к полностью синтетическим?

Key concepts

• Выделенные природные продукты
• Полусинтетические производные
• Синтез, вдохновленный природными продуктами
• Структурная и стереохимическая сложность
• Вторичные метаболиты
• Биосинтетическое происхождение
• Разнообразие каркасов

Mechanisms

Природные продукты попадают в клинику несколькими путями. Некоторые используются практически без изменений в качестве выделенных соединений; другие являются полусинтетическими, когда природное ядро химически модифицируется для улучшения активности, стабильности или переносимости; а третьи представляют собой полностью синтетические молекулы, дизайн которых копирует или упрощает природный каркас. Структурно природные продукты, как правило, богаче стереоцентрами, кольцевыми системами и содержанием кислорода, чем типичные синтетические лекарства, занимая области химического пространства, которые ценятся медицинскими химиками именно потому, что они отличаются от синтетических библиотек. Многолетние исследования Ньюмана и Крэгга показывают, что на протяжении десятилетий одобрений значительная часть новых лекарств представляет собой природные продукты, их производные или имитаторы природных продуктов, что подчеркивает постоянный вклад этого источника.

Clinical relevance

Многие широко используемые терапевтические классы прослеживают свои структуры до природных продуктов, поэтому эта категория, основанная на источнике, помогает объяснить химическое разнообразие фармакопеи и происхождение важных каркасов. Статья описывает, как такие лекарства классифицируются и откуда берутся их структуры; это справочная информация, а не совет по использованию какого-либо конкретного лекарственного средства природного происхождения.

Evidence & guidelines

Роль природных продуктов в обеспечении лекарственными средствами документирована в систематических обзорах одобренных новых молекулярных сущностей, наиболее заметными из которых являются периодически обновляемые анализы Ньюмана и Крэгга, дополненные справочными текстами, ориентированными на биосинтез. Они описывают исторические и структурные закономерности, а не предписывают клиническую практику.

History

Природные продукты являются старейшим источником лекарств, от растительных алкалоидов, выделенных в начале девятнадцатого века, до антибиотиков, открытых из микробов в двадцатом. По мере расширения синтетической химии интерес периодически смещался в сторону полностью синтетических библиотек, но повторяющиеся обзоры одобрений лекарств неоднократно показывали, что природные продукты и их производные остаются основным источником новых химических каркасов, поддерживая интерес этой области к структурам природного происхождения.

Debates

Какая доля новых лекарств действительно получена из природных продуктов?

Оценки зависят от того, как определяются понятия «полученные из природных продуктов», «полусинтетические» и «вдохновленные природными продуктами»; схема классификации Ньюмана и Крэгга является влиятельной, но границы ее категорий сами обсуждаются в литературе.

Key figures

• David Newman
• Gordon Cragg
• Paul Dewick

Seminal works

• newman-cragg-2016

Frequently asked questions

Что такое лекарственное средство природного происхождения?

Это лекарство, активная структура которого происходит от соединения, вырабатываемого живым организмом — используемого напрямую, химически модифицированного как полусинтетическое производное или скопированного синтезом как молекула, вдохновленная природным продуктом.

Почему природные продукты по-прежнему важны в открытии лекарств?

Природные продукты предлагают структурно сложные и разнообразные каркасы, которые отличаются от типичных синтетических библиотек, и обзоры одобрений лекарств показывают, что они продолжают вносить большой вклад в создание новых лекарств.