传统的天然产物药物

根据新药发现过程，从天然药物中开发的新药应进行以下研究：①获得目标的生物原料进行提取；②有效的生物活性筛选方法；③生物活性物质的分离；④快速有效地进行结构解析，从而确定目标化合物的结构。

（一）生物材料的获得和提取

1．生物材料的获得 早期国际型的制药企业不给供应国以任何补偿就进行微生物、植物和海洋生物的采集，随着生物多样化公约（Convention on Biodiversity，CBD）的缔结和其他相关文件和协议的出台，现在生物材料（biomass）的获得已发生了巨大变化。如美国国立癌症研究所的采集委任状（Letter of Collection，LOC），所有生物材料的获得都要符合道德标准，都要以某种方式对供应国予以补偿。

目前，还不能说对采集到的所有标本都进行了充分鉴定（属和种）。对所有植物标本进行鉴定是可能的，但要对所有微生物和海洋生物标本进行鉴定就有一定的困难。因此，标准标本一定要进行妥善保存，并且要详细登记采集时间、地点，利用卫星定位记录采集的准确区域。

2．生物材料采集方法 有传统方法（ethnobotanical approach）和随机方法（random approach）。传统方法是以几个世纪以来积累的使用经验为基础确定目标植物。由于这些植物在临床上使用了多年，药理筛选的命中率提高，从而降低了新药研发的风险。但是传统方法的缺点是比较花费时间，需要有经验的科学家（包括植物学家、临床医师和药物学家）和当地民间医师进行深入交流之后，才能进行植物的采集，而且采集到的植物样品在进行药理筛选时，也并不一定能发现传说中所说的生物活性。在常见疾病方面，如寄生虫感染、真菌性疮疡和避孕／怀孕等，传统方法表现出很高的成功率，因为这些疾病易于掌握和控制。而对于癌症和艾滋病这样的疾病，则未显示出成功率与采集方法有关。同时应注意只有采用传统方法采集的样本的临床治疗疾病与实际应用的评价方法有明确联系，传统方法的价值才会体现出来，否则传统方法和随机方法所采集的样本进行生物活性评价的结果，差异不大。

3．生物材料的提取 微生物和海洋生物通常是整体提取（目前有少数研究者在进行海洋无脊椎动物提取之前，首先要分离其共栖微生物），而植物则常常是根、茎、叶、果实或树皮分别提取。确定提取方法应充分考虑生物体的性质及采用的生物学活性评价方法。如鞣质和复合碳水化合物对于很多评价方法都会很敏感，易于产生假阳性的测试结果，因此在进行活性筛选之前就要先除去这些“妨碍”成分。通常采取的提取方法是用低级醇（甲醇、乙醇或异丙醇）提取，因为它们能提取大部分有用的生物活性成分。经常也会采用分步提取，逐步提高提取溶媒的极性。

（二）筛选方法

近年来，新而有效的高通量筛选法不断出现，对制药企业从事天然药物的研究产生了重要影响。现阶段大多数高通量筛选法都是企业独自开发的，虽然有一些综述性报道，但详细内容却报道得很少。如美国国立癌症研究所（NCI）就是利用60个细胞系进行细胞毒性筛选，从而进行抗癌药物的筛选。虽然这种方法不是真正以受体为基础的筛选方法，但也是自动化高通量筛选法。此外还报道了利用对酵母的感受性不同进行抗癌药筛选的方法。有些研究者则根据自己的研发需要开发一些适合自己研究方向的独特筛选方法，例如抗癌药领域里的鳃足虫法（brine shrimp）和土豆盘法（potato disk）等。

未来的5年里，基因芯片的高通量筛选方法将变得更加便宜易行，可以在短时间内筛选大量样品。而且这种筛选方法将从目前的企业或与企业有关的研究机构进入一般的科研机构，以特定的表达系统对靶体进行天然先导化合物的筛选。

（三）天然生物活性物质分离

分离天然生物活性物质仍然是具有挑战性的研究领域，特别是提取物中生物活性物质的含量往往极低，分离难度很大。天然生物活性物质的分离方法主要取决于提取物的性质如何，选择适宜的色谱学技术进行。但是天然生物活性物质的分离，其关键是要选择适当的生物学评价方法指导天然活性物质的分离。同时还应尽快确定哪些成分对生物学评价方法有妨碍作用，从而必须尽早除去，这一点是非常重要的。只有这样才能达到去粗取精，分离得到微量生理学活性物质的目的。此外，各种新的提取分离方法和结构鉴定方法也有综述报道。

（四）结构分析

天然活性物质的结构解析，主要是利用高分辨率核磁共振（NMR）和质谱（MS）等现代波谱学技术，再结合化学方法解析。大多数分子量在2 000ku以下的二次代谢产物的结构是可以确定的。如果能得到适当的结晶，X射线衍射也是有效的结构解析方法，并且在某些情况下是确定绝对构型的唯一方法。目前，对分子量为10～12ku的多肽或含多肽结构的化合物，只需5mg的量就可以简单地测定多肽的氨基酸序列。当多肽中含有不常见的氨基酸，用传统手段无法测定时，目前的质谱技术则可以实现。

（五）生物学评价

对于获得纯的生物活性物质，如果具有新的结构或新的生物活性，则必须对其进行一系列的生物学评价，确定其有效性、效能、毒性和药动学特征。生物学评价结果不仅可以确定其生物活性特征，还有助于了解该化合物是否可以作为新药开发的候选化合物或先导化合物。如果掌握了该化合物的作用机制，则有助于综合评价该化合物是否值得优先开发。

（六）天然生物活性物质大量制备

生物活性物质通过生物学活性评价后，要进行临床前毒理试验、制剂试验和临床试验，需要大量的样品。获得大量生物活性物质的方法：来源于植物和海洋生物的可以通过大量栽培和养殖而获得；来源于微生物的可以通过大量发酵获得；如果生物活性物质的结构不很复杂，还可以通过全合成或半合成而获得。例如，紫杉醇（paclitaxel）早期是从红豆杉Taxus brevi folia的树皮中提取分离得到，而现在则通过易获得的化合物10-deacetylbaccatinⅢ为前体，进行半合成，从而实现大量制备。

对于来源于植物原料的生物活性物质，还可以用组织培养法大量获得。由于经济成本的原因，目前市售药品中以这种方法获得的还很少。但是如果能提高培养收率、降低成本，这种方法将会有广泛的应用。此外还可以利用微生物转化的生物技术，以植物原料为培养基，利用微生物体内的酶进行定向生物合成生物活性成分，该方法也可以通过确定合成酶，提高收率而实现产业化，进而解决植物内微量生物活性成分的大量制备的问题，势必有广阔应用前景。

（七）构-效关系研究

最初利用生物活性追踪分离从微生物、动植物和海洋生物中获得的生物活性化合物，并不一定就是开发新药的先导化合物。主要由于其溶解性能差、活性弱或作用范围无特异性等原因而无法成药，但是可以根据该化合物的结构，通过化学合成的方法可以获得系列衍生物，进行生物学活性测试，确定各种构-效关系，可以得到活性高、毒副反应少的有效化合物，进而按照上述的生物学评价，确定新药开发的目标化合物。