科學報導 藥理學

六月主題:天然物的發現及藥物應用

天然物natural products)又稱為次級代謝物(secondary metabolites),相較於初級代謝物 primary metabolites)為生長所必需的,次級代謝物與生物受到壓力後的防禦相關 [1],許多植物、微生物的次級代謝物具有生物活性的潛力,是人類的天然寶藏,因此吸引了許多科學家以此做為新藥研發的基石[2]

隨著科學技術的進步,十九世紀初時,科學家已經可以從罌粟花中萃取出嗎啡 morphine)、從金雞納樹的樹皮萃取出奎寧 quinine),英國弗萊明教授在 1928 年從青黴菌中提煉出人類第一個發現的抗生素青黴素 penicillin),1966 年從中國喜樹分離出的喜樹鹼和 1971 年從紫杉中發現的紫杉醇皆具有治療癌症的功效[3],近代科學家們更基於過去的發現,將這些已知的天然物進行結構修飾或彼此搭配使用,以增加治療的效果或減少副作用,從天然物中取得具生物活性之化合物儼然已經是藥物發展的重要來源。

然而,天然物發展成為新藥的過程其實相當繁複,首先在確定標的天然物品種後進行初步的萃取,並以液相/氣相層析法、質譜儀或核磁共振等方法進行化學成分的分析和結構鑑定,將萃取物純化後需進行體外和體內試驗測試生物活性,接著於臨床前動物實驗中研究藥物動力學及作用機制,在進入人體臨床試驗階段後,則測試該研發中藥物的有效性及安全性,且在上市後仍須隨時監測新藥的使用情況,並依使用情況進行適當的修改以增加藥物效力[4] 

美國 FDA 也針對植物新藥研發於2004年頒布了《植物藥新藥指南》(Botanical Drug Development: Guidance for Industry)[5],在 2006 年核准以綠茶萃取物治療人類乳突病毒所引起之生殖器疣;接著在 2012 年通過巴豆屬植物龍血樹(Croton lechleri)之萃取物用於治療愛滋病患者接受治療產生之非感染性腹瀉[6]。雖然天然物的成分複雜,且原料來源品質管控不易,但是仍有許多科學家投注心力於此領域。本月選文將介紹天然物的萃取物及其衍生之化合物於癌症治療、抑制病毒、免疫調節、微生物相關的應用,並深入探討天然物對於動物體的影響機制。

圖片說明:近幾個世紀已被用來作為藥物的天然物
圖片來源:https://doi.org/10.1590/0001-3765201920190208

延伸閱讀:中草藥的 SARS-CoV-2 治療潛能與老藥新用

參考文獻:

  1. Salim, A. A., Chin, Y., & Kinghorn, A. D. (2008). Drug discovery from plants. Bioactive Molecules and Medicinal Plants, 1-24. https://doi.org/10.1007/978-3-540-74603-4_1
  2. Lautié, E., Russo, O., Ducrot, P., & Boutin, J. A. (2020). Unraveling plant natural chemical diversity for drug discovery purposes. Frontiers in Pharmacology, 11. https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00397
  3. Lautié, E., Russo, O., Ducrot, P., & Boutin, J. A. (2020). Unraveling plant natural chemical diversity for drug discovery purposes. Frontiers in Pharmacology, 11. https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00397
  4. Mushtaq, S., Abbasi, B. H., Uzair, B., & Abbasi, R. (2018). Natural products as reservoirs of novel therapeutic agents. EXCLI journal, 17, 420–451. https://doi.org/10.17179/excli2018-1174
  5. Botanical Drug Development: Guidance for Industry
  6. Miyoshi, N., Tanabe, H., Suzuki, T., Saeki, K., & Hara, Y. (2020). Applications of a standardized green tea Catechin preparation for viral warts and human papilloma virus-related and unrelated cancers. Molecules, 25(11), 2588. https://doi.org/10.3390/molecules25112588
  7. VALLI, M., & BOLZANI, V. S. (2019). Natural products: Perspectives and challenges for use of Brazilian plant species in the bioeconomy. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 91(suppl 3). https://doi.org/10.1590/0001-3765201920190208

撰文|張智婷
審稿|黃云宣

About the author

張 智婷

張 智婷

畢業於台灣大學生化科技學系,研究專長為人類皮膚相關疾病及中草藥天然物分析,期望透過Investigator認識更多生醫領域愛好者並推廣生物科學。

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