Thuốc có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên

Thuốc có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên là những loại thuốc có cấu trúc hoạt tính bắt nguồn từ, hoặc được lấy cảm hứng từ, các hợp chất được tạo ra bởi các sinh vật sống – thực vật, vi sinh vật, nấm và sinh vật biển. Những phân tử này, được sử dụng trực tiếp, biến đổi bán tổng hợp, hoặc bắt chước bằng tổng hợp toàn phần, chiếm một phần lớn các loại thuốc đã được phê duyệt và đóng góp các khung cấu trúc có độ phức tạp thường vượt ra ngoài khả năng sản xuất dễ dàng của các thư viện tổng hợp.

Definition

Thuốc có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên là một tác nhân trị liệu có cấu trúc phân tử hoạt tính là một hợp chất tự nhiên, một dẫn xuất được biến đổi hóa học (bán tổng hợp) của hợp chất đó, hoặc một phân tử tổng hợp có thiết kế dựa trên khung sản phẩm tự nhiên.

Scope

Chủ đề này bao gồm vị trí của các sản phẩm tự nhiên trong phân loại hóa học của thuốc: cách các hợp chất tự nhiên trở thành thuốc thông qua việc sử dụng trực tiếp, bán tổng hợp, hoặc thiết kế lấy cảm hứng từ sản phẩm tự nhiên, và các đặc điểm cấu trúc đặc trưng của các khung này. Đây là một cái nhìn tổng quan mang tính giáo dục về một lớp dựa trên cấu trúc và nguồn gốc và không đưa ra hướng dẫn về việc sử dụng lâm sàng của bất kỳ tác nhân có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên cụ thể nào.

Core questions

• Các sản phẩm tự nhiên đi vào nguồn cung cấp thuốc như thế nào — dưới dạng các hợp chất cô lập, dẫn xuất bán tổng hợp, hay chất bắt chước tổng hợp?
• Những đặc điểm cấu trúc nào phân biệt khung sản phẩm tự nhiên với các phân tử nhỏ tổng hợp điển hình?
• Tại sao các sản phẩm tự nhiên vẫn là một nguồn hiệu quả của các loại thuốc mới?
• Các tác nhân có nguồn gốc tự nhiên được phân loại như thế nào so với các tác nhân tổng hợp hoàn toàn?

Key concepts

• Sản phẩm tự nhiên cô lập
• Dẫn xuất bán tổng hợp
• Tổng hợp lấy cảm hứng từ sản phẩm tự nhiên
• Độ phức tạp cấu trúc và lập thể
• Chất chuyển hóa thứ cấp
• Nguồn gốc sinh tổng hợp
• Đa dạng khung cấu trúc

Mechanisms

Các sản phẩm tự nhiên tiếp cận lâm sàng theo nhiều con đường. Một số được sử dụng về cơ bản không thay đổi dưới dạng các hợp chất cô lập; những loại khác là bán tổng hợp, trong đó một lõi được sản xuất tự nhiên được biến đổi hóa học để cải thiện hiệu lực, độ ổn định hoặc khả năng dung nạp; và những loại khác nữa là các phân tử tổng hợp hoàn toàn có thiết kế sao chép hoặc đơn giản hóa một khung tự nhiên. Về mặt cấu trúc, các sản phẩm tự nhiên có xu hướng giàu trung tâm lập thể (stereocentres), hệ thống vòng và hàm lượng oxy hơn các loại thuốc tổng hợp điển hình, chiếm các vùng không gian hóa học mà các nhà hóa dược đánh giá cao chính vì chúng khác biệt so với các thư viện tổng hợp. Các cuộc khảo sát kéo dài của Newman và Cragg ghi lại rằng, qua nhiều thập kỷ phê duyệt, một phần đáng kể các loại thuốc mới là sản phẩm tự nhiên, các dẫn xuất của chúng, hoặc các chất bắt chước sản phẩm tự nhiên, nhấn mạnh sự đóng góp liên tục của nguồn này.

Clinical relevance

Nhiều nhóm trị liệu được sử dụng rộng rãi có cấu trúc bắt nguồn từ các sản phẩm tự nhiên, vì vậy loại dựa trên nguồn này giúp giải thích sự đa dạng hóa học của dược điển và nguồn gốc của các khung quan trọng. Mục này mô tả cách các loại thuốc đó được phân loại và cấu trúc của chúng đến từ đâu; đây là thông tin cơ bản chứ không phải lời khuyên về việc sử dụng bất kỳ loại thuốc có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên cụ thể nào.

Evidence & guidelines

Vai trò của các sản phẩm tự nhiên trong nguồn cung cấp thuốc được ghi lại trong các cuộc khảo sát có hệ thống về các thực thể phân tử mới được phê duyệt, nổi bật nhất là các phân tích được cập nhật định kỳ của Newman và Cragg, được bổ sung bởi các văn bản tham khảo định hướng sinh tổng hợp. Những tài liệu này mô tả các mô hình lịch sử và cấu trúc hơn là quy định thực hành lâm sàng.

History

Các sản phẩm tự nhiên là nguồn thuốc lâu đời nhất, từ các alkaloid thực vật được phân lập vào đầu thế kỷ XIX đến các kháng sinh được phát hiện từ vi sinh vật vào thế kỷ XX. Khi hóa học tổng hợp mở rộng, sự quan tâm định kỳ chuyển sang các thư viện tổng hợp hoàn toàn, nhưng các cuộc khảo sát định kỳ về việc phê duyệt thuốc đã nhiều lần cho thấy rằng các sản phẩm tự nhiên và các dẫn xuất của chúng vẫn là một nguồn lớn các khung hóa học mới, duy trì sự quan tâm của lĩnh vực này đối với các cấu trúc có nguồn gốc tự nhiên.

Debates

Tỷ lệ thuốc mới thực sự có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên là bao nhiêu?

Các ước tính phụ thuộc vào cách định nghĩa 'có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên', 'bán tổng hợp' và 'lấy cảm hứng từ sản phẩm tự nhiên'; sơ đồ phân loại của Newman và Cragg có ảnh hưởng nhưng ranh giới các danh mục của nó cũng được thảo luận trong tài liệu.

Key figures

• David Newman
• Gordon Cragg
• Paul Dewick

Seminal works

• newman-cragg-2016

Frequently asked questions

Thuốc có nguồn gốc từ sản phẩm tự nhiên là gì?

Đó là một loại thuốc có cấu trúc hoạt tính đến từ một hợp chất được tạo ra bởi một sinh vật sống — được sử dụng trực tiếp, biến đổi hóa học dưới dạng dẫn xuất bán tổng hợp, hoặc được sao chép bằng tổng hợp dưới dạng phân tử lấy cảm hứng từ sản phẩm tự nhiên.

Tại sao các sản phẩm tự nhiên vẫn quan trọng trong việc khám phá thuốc?

Các sản phẩm tự nhiên cung cấp các khung cấu trúc phức tạp và đa dạng khác biệt so với các thư viện tổng hợp điển hình, và các cuộc khảo sát về việc phê duyệt thuốc cho thấy chúng tiếp tục đóng góp một phần lớn các loại thuốc mới.