基于天然药物资源的创新药物的发现与研发+屠鹏飞

基于天然资源的活性先导化合物和创新药物的发现屠鹏飞北京大学药学院北京大学中医药现代研究中心一、概述1、天然产物在创新药物发现中的作用：目前上市的药物中，直接或间接来源于天然产物的药物占63％•天然药物：紫杉醇、喜树碱、麻黄素、青霉素、红霉素等•以天然产物为先导化合物，通过结构修饰或全合成的化学药物：可待因、度冷丁、多烯紫杉醇、10-羟基喜树碱、各种半合成抗生素、双环醇等•生化药物：ND(28%)S*/NM(12%)S/NM(12%)S(37%)N(6%)1981-2006approvedsmallmoleculedrugs(~1000)N,NaturalproductND,NaturalproductderivativesNM,NaturalproductmimicS*,Synthesis(naturalproductcore)S,SynthesisOHCH3OCH3H3COHOONMeOROHHOmorphineR=HcodeineR=CH3artemisinOCH3COOOHOOHHOCOOCOCH3HOCCOHOHCHNHCOtaxolDocetaxel2、近二十年来新药研发面临的困境：•全球新药研发的经费投入越来越大，但上市的新药越来越少•很多新药上市后由于安全性问题从市场上撤消3、主要原因•组合化学•高通量筛选•过分强调靶点药物的设计与筛选•不愿意进行动物试验•不重视天然来源的先导化合物的发现NatureReviewsDrugDiscovery,2008,7,107-109美国FDA十年来批准的新药情况4、基于中药、天然药物资源的活性先导化合物和创新药物研发的优势•长期临床使用的实践经验•植动物、微生物长期进化的产物•天然化合物结构多样性和类药性文献古籍、民族、民间、临床名方、天然产物、国外天然药物、老药活性筛选收集样品提取粗提物体外方法体内方法有活性无活性分离结构鉴定活性跟踪有效部位有效成分活性先导化合物结构优化构效关系研究活性化合物新药研发新药研发有效部位新药有效成分新药新药研发新化学药5基于天然资源的创新药物发现思路代谢产物体内代谢研究活性筛选活性化合物有效部位配伍有效部位复方制剂二、天然活性化合物高效发现新技术、新方法1、基于亲和色谱和分子烙印技术的活性成分发现MS活性筛选靶酶提取物分子烙印填料提取物亲和色谱柱分子烙印色谱柱2、基于2D-pHPLC－HTS－LC-MS/LC-NMR技术的天然产物高效分离、活性筛选和结构鉴定600fractionsHTS-screeningLC-MS、LC-NMR分离柱Ⅱ富集柱Ⅰ样品富集柱Ⅱ分离柱ⅠSepbox2D-50003、基于LC-MS-DS/pHPLC/HTS技术的天然产物高效分离、结构鉴定和活性筛选LC-MS-DS对色谱峰进行鉴定，确定已知成分pHPLC制备未知成分或目标成分高通量筛选新化合物284.0283.432.+MS3(373.6-313.8),32.9-33.2min#1348-#1362284.0MeOHOMeOMeOOOMeOMeO32.千里香:P-1;ITESI+MS3(373.547-312.998)(P:997,F:997,R:997,M:1000)0.00.51.01.55x10Intens.025050075010001250100200300400500600700800900m/zunknownpeakLC-MSn数据库样品三、基于中医药理论的创新药物的发现(一)肉苁蓉活性成分研究与抗老年痴呆症新药的发现研究思路中医理论：呆痴多属髓海亏空，治当补肾益髓活性筛选肉苁蓉有效部位筛选苯乙醇苷类含量测定管花肉苁蓉肉苁蓉、锁阳、淫羊藿、巴戟天……选择中药活性成分、作用机理、体内代谢药学、药理毒理、临床1、肉苁蓉属药用植物化学成分研究•从荒漠肉苁蓉、管花肉苁蓉、盐生肉苁蓉、沙苁蓉中分离鉴定了100多个化合物，其中19个为新化合物•苯乙醇苷类phenylethanoidglycosides•环烯醚萜及其苷类iridoidsandglycosides•木脂素苷类lignanglycosides•寡糖酯类oligosaccharides•多糖类polysaccharides•其它类：多元醇、寡糖类、甾醇及其苷类、单萜苷类等荒漠肉苁蓉管花肉苁蓉盐生肉苁蓉沙苁蓉OOOR4R3OR2OOR1R6R5R7R1R2R3R4R5R6R7荒漠肉苁蓉中分离鉴定的苯乙醇苷类化合物2’-acetylacteosideAcRhaCfHOHOHHAceteosideHRhaCfHOHOHHcistanosideCHRhaCfHOMeOHHcistanosideDHRhaFrHOMeOHHisoaceteosideHRhaHCfOHOHHtubulosideBAcRhaHCfOHOHHtubulosideEAcRhaCmHOHOHH2’-acetylosmanthusideAcRhaCfHHOHH2’-acetylcistanosideCAcRhaCfHOMeOHHplantainosideCHRhaFrHOHOHHosmanthusideB6(Z/E)HRhaHCm(Z/E)HOHHechinacosideHRhaCfGlcOHOHHOHHOCOOCH3HOCH3O8-epiloganinOHHOCOOCH3CH2OHOgeniposideOOGlcOOMeononinNNNHOOHHOOH(2,5-dioxo-4-imidazolidinyl)-carbamicacidCH2OHCCCCCH2OHHHOHOHOHHHOHGalactitol荒漠肉苁蓉中分离鉴定的环烯醚萜苷及其他化合物HHOOCH2OHglc6-deoxycatalpolcistantubulosideAcistantubulosideB1(trans)和B2(cis)cistantubulosideC1(S)和C2(R)cistantubuloseA1（）和A2()管花肉苁蓉中分离鉴定的新化合物结构式GAERHHHOOHOMeOHHHOHHHOOHOHHHOOOHHOOHHHHHαβγαSalsasideBEAγαHHOOHOMeOHHOOHOOOHOOHHHHOHOHHHHHHGαβSalsasideAOOHOORhaOOHOHOSalsasideC盐生肉苁蓉中分离鉴定的苯甲醇苷类化合物HHOOHOOOCCH3OOHHHHOHOHHHOHHHOHHHHOOHOMeOHααγββACG2’-AcetylosmanthusideHHOOHOMeOHαHOOHOOOCCH3OOHHHHOHOHHOOCH3OHHαγββACG2’-AcetylcistanosideC盐生肉苁蓉中分离鉴定的新苯乙醇苷类化合物αγββAEGHHOOHOMeOHαOHHHOHOHOOHHHOOOCCH3OOHHOHHHHHHIsotubulosideE66655544433322211154321RGEAHHOOHOMeHOHOOHOOOOOHHHCCH3OHOHCH3OOHHOcistansinensideAHOHOOOOHOHOOHOOHOHHHOHOMeHHOOHOMeHOR'EGR111111222233334444555566cistansinensoseA1()和A2()沙苁蓉中分离鉴定的新化合物OOOHOHOOHOOOHOOOHHHHOHOHOHCH3CH3OHOHOHGR'RCH3CistansinensideB2、治疗血管性痴呆的药效学研究6070809010011012012345678910111213141516171819202122232425262750mg/kg200mg/kgcontrol60708090100110120130123456789101112131415161718192021222324252627400mg/kg脑复康control苁蓉总苷50、200mg/kg组给药27天水迷宫反应时间比值逐日变化(以对照组为100)苁蓉总苷400mg/kg组和脑复康400mg/kg组给药27天水迷宫反应时间比值逐日变化（以对照组为100）苁蓉总苷对正常小鼠学习记忆的影响苁蓉总苷对乙醇诱导小鼠记忆再现缺失的保护作用组别剂量mg/kg动物数训练后到达目标给酒精后到达目标时间(秒)错误次数/只数时间（秒）错误次数/只数错误率次/只整组错误率次/只苁蓉总苷50127.46±0.130/034.40±21.71*47/85.883.92200117.14±0.180/016.99±9.06##8/3△△2.670.73400107.91±0.190/024.38±27.8446/76.574.60脑复康400108.00±0.460/024.08±32.5254/69.005.40对照127.73±0.750/037.78±15.9062/106.205.17t检验：与对照组比较＃＃P0.01，与200mg/kg组比较*P0.05x2检验：与对照组比较△△P0.01组别剂量动物数测试潜伏期测试错误次数（mg/kg）（只）（S）（次/5min）正常对照14(1)194.1±101.5*1.36±1.45*模型组1567.1±78.43.13±2.47吡拉西坦60015144.5±117.4*1.60±1.40*苁蓉总苷40012(3)206.1±98.8**1.08±1.16**20012(3)183.2±115.2**1.42±1.38*10014(1)191.8±117.5**1.50±2.07与模型组比较，*P0.05，**P0.01；括号中数字为电击死亡数。苁蓉总苷对东莨菪碱致小鼠记忆获得障碍的影响组别剂量动物数测试潜伏期测试错误次数（mg/kg）（只）（S）（次/5min）正常对照14⑴222.6±102.9**0.64±0.84*模型组1888.2±106.21.50±1.10吡拉西坦60017⑴200.7±110.7**0.65±0.70**苁蓉总甙40014⑴176.6±124.3*0.86±0.8620015216.6±101.1**1.13±1.1810015154.3±124.91.20±1.08苁蓉总苷对亚硝酸钠致小鼠记忆巩固障碍的影响与模型组比较,*P0.05**P0.01；括号中数字为试验时电击死亡数。组别剂量动物数死亡数b死亡率测试潜伏期测试错误次数(mg/kg)(只)(只)(%)(S)(次/5min­)正常对照组1800217.1±83.4**0.67±0.49**模型组11842100.5±88.71.82±0.98金匮肾气丸150015(1)16△191.7±109.8*0.93±0.96*苁蓉总苷4001815△193.2±121.7*0.83±1.04*20019(1)00△211.5±108.7**0.79±0.85**1001900△202.0±117.6*1.16±1.46苁蓉总苷对氢化可的松致肾阳虚小鼠学习记忆功能的影响T检验：与模型组比较*P0.05**P0.01训练时程内的平均正确反应率（%）组别动物数剂量固定一臂作为安全区两臂交替作为安全区(只)(mg/kg)12341234(天)假手术组1072±19**85±11*90±7*93±967±1587±994±897±5模型组1138±2661±3177±1991±1674±1793±1195±891±10piracetam1130064±27*83±14*92±10*97±579±1790±1591±1098±4*苁蓉总苷1020063±21*84±16*91±7*96±568±584±1594±794±71010079±16**86±14*93±8*96±772±2087±1292±997±7105073±15**91±10**98±4**96±771±1592±1190±1596±7苁蓉总苷对局灶性脑缺血一再灌注痴呆大鼠学习记忆功能障碍的