ยาที่ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ

ยาที่ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติคือยาที่มีโครงสร้างออกฤทธิ์ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจาก หรือได้รับแรงบันดาลใจจาก สารประกอบที่สร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต เช่น พืช จุลินทรีย์ เชื้อรา และสิ่งมีชีวิตในทะเล โมเลกุลเหล่านี้ ไม่ว่าจะนำมาใช้โดยตรง ดัดแปลงแบบกึ่งสังเคราะห์ หรือเลียนแบบโดยการสังเคราะห์ทั้งหมด ล้วนคิดเป็นสัดส่วนที่มากของยาที่ได้รับการอนุมัติ และเป็นโครงสร้างตั้งต้น (scaffolds) ที่มีความซับซ้อนทางโครงสร้างซึ่งมักจะเกินกว่าที่ห้องสมุดสารสังเคราะห์ทั่วไปจะผลิตได้ง่าย

Definition

ยาที่ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติคือสารบำบัดที่มีโครงสร้างโมเลกุลออกฤทธิ์เป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เป็นอนุพันธ์ที่ได้รับการดัดแปลงทางเคมี (กึ่งสังเคราะห์) หรือเป็นโมเลกุลสังเคราะห์ที่การออกแบบอิงตามโครงสร้างตั้งต้นของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงบทบาทของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติในการจัดหมวดหมู่ทางเคมีของยา: สารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติกลายเป็นยาได้อย่างไรผ่านการใช้โดยตรง การสังเคราะห์กึ่งสังเคราะห์ หรือการออกแบบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ และลักษณะโครงสร้างที่โดดเด่นของโครงสร้างตั้งต้นเหล่านี้ นี่คือภาพรวมทางการศึกษาของกลุ่มยาที่อิงตามโครงสร้างและแหล่งที่มา และไม่มีคำแนะนำเกี่ยวกับการใช้ทางคลินิกของสารที่ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติชนิดใดชนิดหนึ่งโดยเฉพาะ

Core questions

• ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเข้าสู่การจัดหายาได้อย่างไร — ในฐานะสารประกอบที่แยกได้ อนุพันธ์กึ่งสังเคราะห์ หรือสารเลียนแบบสังเคราะห์?
• ลักษณะโครงสร้างใดที่ทำให้โครงสร้างตั้งต้นของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติแตกต่างจากโมเลกุลขนาดเล็กสังเคราะห์ทั่วไป?
• เหตุใดผลิตภัณฑ์ธรรมชาติจึงยังคงเป็นแหล่งผลิตยาใหม่ที่มีประสิทธิภาพ?
• สารที่ได้จากธรรมชาติถูกจัดประเภทอย่างไรเมื่อเทียบกับสารสังเคราะห์ทั้งหมด?

Key concepts

• ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่แยกได้
• อนุพันธ์กึ่งสังเคราะห์
• การสังเคราะห์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ
• ความซับซ้อนของโครงสร้างและสเตอริโอเคมี
• เมแทบอไลต์ทุติยภูมิ
• ต้นกำเนิดทางชีวสังเคราะห์
• ความหลากหลายของโครงสร้างตั้งต้น

Mechanisms

ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเข้าสู่การใช้งานทางคลินิกได้หลายเส้นทาง บางชนิดถูกนำมาใช้โดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงในฐานะสารประกอบที่แยกได้ บางชนิดเป็นแบบกึ่งสังเคราะห์ ซึ่งแกนหลักที่ผลิตตามธรรมชาติจะถูกดัดแปลงทางเคมีเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ความเสถียร หรือความทนทาน และบางชนิดเป็นโมเลกุลสังเคราะห์ทั้งหมดที่การออกแบบเลียนแบบหรือทำให้โครงสร้างตั้งต้นตามธรรมชาติง่ายขึ้น ในเชิงโครงสร้าง ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติมักจะอุดมไปด้วยสเตอริโอเซ็นเตอร์ ระบบวงแหวน และปริมาณออกซิเจนมากกว่ายาที่สังเคราะห์ทั่วไป โดยครอบครองพื้นที่ทางเคมีที่นักเคมีทางการแพทย์ให้ความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากมีความแตกต่างจากห้องสมุดสารสังเคราะห์ การสำรวจที่ดำเนินมาอย่างยาวนานของ Newman และ Cragg แสดงให้เห็นว่า ตลอดหลายทศวรรษของการอนุมัติยา ยาใหม่จำนวนมากเป็นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ อนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ หรือสารเลียนแบบผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ซึ่งตอกย้ำถึงการมีส่วนร่วมอย่างต่อเนื่องของแหล่งที่มานี้

Clinical relevance

ยาหลายกลุ่มที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมีโครงสร้างที่สืบย้อนไปถึงผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ดังนั้นหมวดหมู่ที่อิงตามแหล่งที่มานี้จึงช่วยอธิบายความหลากหลายทางเคมีของเภสัชตำรับและต้นกำเนิดของโครงสร้างตั้งต้นที่สำคัญ บทความนี้อธิบายว่ายาเหล่านี้ถูกจัดประเภทอย่างไรและโครงสร้างของมันมาจากไหน; เป็นข้อมูลพื้นฐานและไม่ใช่คำแนะนำในการใช้ยาที่ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติชนิดใดชนิดหนึ่ง

Evidence & guidelines

บทบาทของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติในการจัดหายาได้รับการบันทึกไว้ในการสำรวจอย่างเป็นระบบของสารโมเลกุลใหม่ที่ได้รับการอนุมัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวิเคราะห์ที่ได้รับการปรับปรุงเป็นระยะโดย Newman และ Cragg ซึ่งเสริมด้วยตำราอ้างอิงที่เน้นชีวสังเคราะห์ สิ่งเหล่านี้อธิบายรูปแบบทางประวัติศาสตร์และโครงสร้างมากกว่าการกำหนดแนวปฏิบัติทางคลินิก

History

ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเป็นแหล่งยาที่เก่าแก่ที่สุด ตั้งแต่สารอัลคาลอยด์จากพืชที่แยกได้ในช่วงต้นศตวรรษที่สิบเก้า ไปจนถึงยาปฏิชีวนะที่ค้นพบจากจุลินทรีย์ในศตวรรษที่ยี่สิบ เมื่อเคมีสังเคราะห์ขยายตัว ความสนใจก็เปลี่ยนไปสู่ห้องสมุดสารสังเคราะห์ทั้งหมดเป็นระยะๆ แต่การสำรวจการอนุมัติยาที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ได้แสดงให้เห็นซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าผลิตภัณฑ์ธรรมชาติและอนุพันธ์ของมันยังคงเป็นแหล่งสำคัญของโครงสร้างตั้งต้นทางเคมีใหม่ๆ ซึ่งรักษาความสนใจของสาขาวิชาในโครงสร้างที่ได้จากธรรมชาติ

Debates

ยาใหม่ที่ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติมีสัดส่วนเท่าใดกันแน่?

การประมาณการขึ้นอยู่กับว่า 'ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ', 'กึ่งสังเคราะห์' และ 'ได้รับแรงบันดาลใจจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ' ถูกนิยามอย่างไร; แผนการจัดหมวดหมู่ของ Newman และ Cragg มีอิทธิพล แต่ขอบเขตของหมวดหมู่เหล่านั้นก็มีการถกเถียงกันในวรรณกรรม

Key figures

• David Newman
• Gordon Cragg
• Paul Dewick

Seminal works

• newman-cragg-2016

Frequently asked questions

ยาที่ได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติคืออะไร?

เป็นยาที่มีโครงสร้างออกฤทธิ์มาจากสารประกอบที่สร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต — ไม่ว่าจะนำมาใช้โดยตรง ดัดแปลงทางเคมีเป็นอนุพันธ์กึ่งสังเคราะห์ หรือเลียนแบบโดยการสังเคราะห์เป็นโมเลกุลที่ได้รับแรงบันดาลใจจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ

เหตุใดผลิตภัณฑ์ธรรมชาติจึงยังคงมีความสำคัญในการค้นคว้ายา?

ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติมีโครงสร้างตั้งต้นที่ซับซ้อนและหลากหลายซึ่งแตกต่างจากห้องสมุดสารสังเคราะห์ทั่วไป และการสำรวจการอนุมัติยาแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ธรรมชาติยังคงมีส่วนช่วยในการผลิตยาใหม่จำนวนมาก