生物活性化合物和天然产物
生物活性化合物和天然产物是生物体（植物、真菌、微生物和海洋生物）产生的化学物质，它们能产生可测量的生物效应，并且在历史上一直是药物的主要来源。药理学（pharmacognosy）的这一领域关注这些化合物如何被发现、分离、表征并与生物活性联系起来，从而将天然产物化学与药理学联系起来。
Definition
天然产物是生物体合成的次生代谢产物，对初级代谢并非必需；生物活性化合物是那些能产生特定、可测量生物反应的化合物，它们共同构成了药理学和天然产物药物发现的化学基础。
Scope
该领域涵盖次生代谢产物的主要类别（生物碱、萜类化合物、酚类化合物、糖苷等）、从生物活性导向分离到结构解析的工作流程，以及天然产物中研究的主要活性谱：构效关系、基于生物测定的筛选，以及抗菌、抗氧化和抗炎作用。它是一个参考和教育导向，而非临床指导。
Sub-topics
Core questions
- 哪些类别的天然化合物最常具有生物活性，为什么？
- 化合物的结构如何与其生物活性相关联？
- 如何检测、分离和验证候选生物活性化合物？
- 抗菌、抗氧化和抗炎活性在天然产物研究中扮演什么角色？
Key concepts
- 次生代谢产物
- 生物活性导向分离
- 结构解析
- 化学骨架和结构多样性
- 先导化合物和天然药物发现
- 民族药理学先导
Mechanisms
生物体通过莽草酸途径、聚酮化合物途径、甲羟戊酸途径和生物碱途径等合成次生代谢产物，这些产物通常与其他生物体内的生物大分子相互作用，从而产生药理活性。发现过程通常通过生物活性导向的分离进行：粗提物在生物测定中进行测试，然后分离成组分并重新测试，如此迭代直到分离出纯的活性化合物，并通过光谱方法确定其结构。天然产物占据了一个富含立体化学和sp3特征的化学空间，并反复产生了具有临床实用价值的骨架。
Clinical relevance
很大一部分已批准的小分子药物是天然产物，或源自天然产物，或受其启发，因此该领域是药理学和药理学教育的基础。它描述了化合物如何成为药物先导化合物以及如何表征其活性；它是一个参考导向，而不是个体诊断或治疗决策的基础。
Evidence & guidelines
该领域的证据主要来自临床前和化学研究——分离报告、生物测定数据和构效分析——Newman和Cragg等系统性调查量化了天然产物对药物研发管线的贡献。转化为临床应用遵循与其他候选药物相同的监管途径。
History
在有记载的大部分历史中，天然产物一直是药物的主要来源，从植物来源的药物到吗啡、奎宁和二十世纪抗生素的分离。现代领域将经典植物化学与色谱分离和光谱结构测定相结合，药物研发管线的调查反复证明，即使在合成化学和组合化学兴起的情况下，天然产物仍然发挥着持久的作用。
Debates
- 在药物发现中，天然产物是否已被合成化学和组合化学取代？
- 尽管药物研发中期转向合成化合物库，但对已批准药物的分析表明，天然产物及其衍生物仍然是新化学实体的主要且持续的来源，这促使人们重新燃起对天然产物启发式发现的兴趣。
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
- 天然产物和生物活性化合物有什么区别？
- 天然产物是生物体产生的任何次生代谢产物；生物活性化合物是能产生可测量生物效应的化合物。许多天然产物具有生物活性，这就是它们在药物发现中至关重要的原因，但并非所有天然产物都具有显著活性。
- 为什么天然产物对药物发现仍然重要？
- 它们占据了一个具有结构多样性和三维复杂性的化学空间，这是合成化合物库通常缺乏的，对已批准药物的调查表明，天然产物及其衍生物继续提供很大一部分新药。