【Biorbyt小分子专题】天然化合物

 

“天然产物”是指由植物、昆虫、动物、水生生物和微生物等生物体自然产生的物质，具有药理学或生物学特性。天然产物是大自然的珍贵礼物，可用于“预防和治疗”人类疾病。因此，它们在“药物的开发和设计”中具有至关重要的作用，并发挥着不可替代的作用。

自古以来，天然产物就被用于治疗人类疾病。据悉，1981年至2019年期间批准的所有小分子药物中，有32%是天然产物及其衍生物。从1981年到2014年，全球批准的1211种新的小分子药物中，有51%是天然产物衍生的化合物。此外，1940年至2014年间，136种小分子抗癌药物中，有68%是基于天然产物的。

 

“天然产物”的种类

与覆盖较窄化学空间的典型合成小分子库相比，天然产物库包含广泛的“生物活性”化合物。

生物活性化合物最重要的来源之一是“植物界”。目前，全球注册的维管植物物种超过 350,000 种，并且每年都在增加新物种。它仍然是一个广阔且未开发的研究领域，为药物发现提供了许多机会。它们的活性化合物可以分离并用作"药物"或"合成和半合成药物的前体"。

具有治疗活性的植物化学物质有很多，包括萜烯、生物碱、精油、类黄酮、树胶以及各种初级和次级代谢化合物。

 

 

“天然产物”的抗癌特性

在过去的几十年里，植物化学物质因其潜在的“抗癌”特性而被广泛研究，目的是将它们用于癌症治疗方式，例如化疗和靶向治疗。

天然产物可用于化学预防和化疗，是因为它能有效地抑制细胞增殖，调节细胞周期，并干扰几种致瘤信号通路，例如磷酸肌醇 3-激酶 （PI3K）、基质金属蛋白酶 （MMP）、MAPK/ERK（称为 Ras-Raf-MEK-ERK 通路）、toll 样受体 （TLR） 通路和 AKT 通路。此外，天然产物可能通过 p21、p27、p51 和/或 p53 基因产物（如 Bax、Bak 和 Bid 蛋白）的作用刺激 DNA 修复机制，这些基因产物导致保护酶（如半胱天冬酶 3、7、8、9、10、12）的合成，并调节抗氧化酶（如 GST、GSH 和 GPx）。

天然产物的“化学预防”作用，是通过抑制肿瘤起始中涉及的重要事件来实现的，例如去除 ROS、增强 DNA 修复和通过免疫监视根除转化的细胞。此外，这些作用是通过抑制增殖和免疫靶向改变的细胞来发挥的，以及通过促进分化、抑制血管生成和诱导细胞凋亡来阻止肿瘤进展。姜黄素是研究最多的植物化学物质之一，其抗癌机制如下图 1 所示。

图1：姜黄素通过调节许多信号通路来抑制癌症进展。

Biorbyt天然产物—姜黄素（Curcumin），科研用：

 

 

“天然产物”中有代表性的化合物

小檗碱（berberine）

例如，“小檗碱”是植物产生的次生代谢产物，常见于中草药和小檗属植物的根、根茎和茎皮中。大量临床前和有限的人体研究表明，小檗碱对多种人类疾病具有有益的生物活性，包括炎症、代谢功能障碍、抑郁症、心血管疾病、神经退行性疾病和不同类型的癌症。

Biorbyt天然产物—小檗碱（berberine）及其衍生物，科研用：

天然产物约占抗肿瘤药物的 50%。它们可能来自植物，也可以是半合成化学品。

目前，许多基于植物的抗肿瘤药物正在临床上使用，如长春花碱及其衍生物、紫杉醇、鬼臼毒素类似物等。

长春碱（vinblastine）

20世纪50年代从马达加斯加长春花的叶子中发现了长春新碱和长春花碱生物碱。研究发现长春碱将肿瘤相关巨噬细胞重置为 M1 表型并促进抗肿瘤免疫反应。

Biorbyt天然产物—长春碱（vinblastine）,科研用：

紫杉醇（paclitaxel） 
 

1971年，紫杉醇首次从太平洋紫杉中分离出来，用作多种形式癌症的主要化学治疗剂，包括卵巢癌、肺癌和乳腺癌。在20世纪80年代，另一种名为多西他赛（Taxotere®）的半合成紫杉烷药物从欧洲红豆杉中分离出来。

Biorbyt天然产物—紫杉醇（paclitaxel）及其衍生物,科研用：

半合成“替尼泊苷（Teniposide）”和 “依托泊苷（Etoposide）”

化学修饰的最新进展集中在鬼臼毒素类似物上，特别是"替尼泊苷"和"依托泊苷"，这两种半合成的抗肿瘤药物。1966年，依托泊苷首次合成，并于1983年被美国食品和药物管理局（FDA）批准为抗癌剂。

Biorbyt天然产物—替尼泊苷（Teniposide）和 依托泊苷（Etoposide）及其衍生物,科研用：

天然产物提供了取之不尽的化合物来源，这些化合物具有独特的结构和新的作用机制。这些天然化合物，无论是单独使用还是联合使用，都可能有助于治疗和预防癌症。然而，需要进一步的研究来描述天然化合物对癌症进展的影响。

Biorbyt为广大科研工作者提供可靠的、高质量的“天然化合物产品”，Biorbyt严格的质量控制体系，确保天然产物的“结构准确性”和“高纯度”。欢迎咨询！

 

参考文献：

1.Naeem A, Hu P, Yang M, Zhang J, Liu Y, Zhu W, Zheng Q. Natural Products as Anticancer Agents: Current Status and Future Perspectives. Molecules. 2022 Nov 30;27(23):8367. doi: 10.3390/molecules27238367. PMID: 36500466; PMCID: PMC9737905.

2.Wang YN, Wang YY, Wang J, Bai WJ, Miao NJ, Wang J. Vinblastine resets tumor-associated macrophages toward M1 phenotype and promotes antitumor immune response. J Immunother Cancer. 2023 Aug;11(8):e007253. doi: 10.1136/jitc-2023-007253. PMID: 37652576; PMCID: PMC10476141.