基于天然资源活性先导化合物和创新药物发现

1、基于天然资源活性先导化合物和创新药物发现 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CH3ROH一、概述OH C3 OOOH1、天然产物在创新药物NMeOCH3H发现中的作用: 目前上OHO市的药物中,直接或间artemisinmorphine RHcodeine RCH3接来源于天然产物的药CH COO3 OOH物占63 %HH HOC C C OH天然药物: 紫杉醇、喜 OCOCHOH 3OH OOCONHCODocetaxel树碱、麻黄素、青霉素、taxol红霉素等N6%S*/NM12%以天然产物为先导化合ND 28%物,通过结构修饰或全S

2、/NM12%合成的化学药物: 可待S 37%因、度冷丁、多烯紫杉醇、10-羟基喜树碱、各种半合成抗生素、双1981-2006 approved small molecule drugs 1000N, Natural product环醇等ND, Natural product derivativesNM, Natural product mimic生化药物:S*,Synthesis natural product coreS, Synthesis2、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Nature Reviews Drug Discovery, 很多

3、新药上市后由于安全性问题从市2008, 7, 107-109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美国FDA十年来批准的新药情况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5方、天 然 产 物、国外天然药物、老药收 集 样品基提取于粗提物天体 外 方法活 性 筛选体 内 方法然资有活性 无活性源分离活 性 跟踪的结 构 鉴定创新有效部位 有效成分 活性先导化合物新 药 研发 新

4、 药 研发药体 内 代谢研 究结 构 优化物有效部 有效成构 效 关系研 究代谢产物位新药 分新药发活性化合物 活 性 筛选现有 效 部位配 伍新 药 研发活性化合物思新化学药有效部位路复方制剂二、 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 现提取物亲和色谱柱提取物分子烙印填料靶酶分子烙印色谱柱活性筛选MS2、基于2D-pHPLC -HTS -LC-MS/LC-NMR 技术样品的天然产物高效分离、活性筛选和结构鉴定分离柱 富集柱 分离柱 Sepbox 2D-5000富集柱 600 fractionsHTS-screeningLC-MS 、LC-NMR3

5、、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Intens.32. +MS3373.6-313.8, 32.9-33.2min #1348-#1362样品5x10284.01.51.0283.40.5LC-MS-DS对色谱0.032. 千里香: P-1; IT ESI +MS3373.547-312.998 P: 997, F: 997, R: 997, M: 1000H1250峰进行鉴定,确O OMe284.0O1000定已知成分750 MeOOOMe500OMeO250Me0100 200 300 400 500 600 700 800 900 m/z

6、n LC-MS 数据库pHPLC制备未知成分或目标成分新 化 合物unknown peak高通量筛选三、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中医理论: 呆痴多属髓研究思路海亏空,治当补肾益髓选择中药肉苁蓉 、锁阳、 淫羊藿 、 巴戟天 活性筛选肉苁蓉有效部位筛选苯乙醇苷类含量测定活性成分、作用 药学、药理管花肉苁蓉机理、体内代谢 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、盐生荒漠肉苁蓉肉苁蓉、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phenylethanoid glycosides环烯醚萜及其苷类i

7、ridoids and 管花肉苁蓉glycosides木脂素苷类lignan glycosides寡糖酯类oligosaccharides多糖类polysaccharides其它类:多元醇、寡糖类、甾醇及其苷类、单萜苷类等沙苁蓉盐生肉苁蓉OR4R7OR O3 OR5R O2OR1R6R1 R2R3R4 R5 R6 R72-acetylacteoside Ac Rha Cf H OH OH HAceteoside H Rha Cf H OH OH Hcistanoside C H Rha Cf H OMe OH Hcistanoside D H Rha Fr H OMe OH Hisoacete

8、oside H Rha H Cf OH OH Htubuloside B Ac Rha H Cf OH OH Htubuloside E Ac Rha C H OH OH Hm2-acetylosmanthuside Ac Rha Cf H H OH H2-acetylcistanoside C Ac Rha Cf H OMe OH Hplantainoside C H Rha Fr H OH OH Hosmanthuside B6Z/E H Rha H CmZ/E H OH Hechinacoside H Rha Cf Glc OH OH H荒漠肉苁蓉中分离鉴定的苯乙醇苷类化合物COOCHC

9、OOCHCH OH332HHC OHHHHOOHHOOCHHCHCH OH HO C H3O2OOOOHOHCHCH OH2O glcCH OH26-deoxycatalpolGalactitol8-epiloganingeniposideO HGlcONOOOOMeHNNHOOH2,5-dioxo-4-imidazolidinyl-carbamic acidononin荒漠肉苁蓉中分离鉴定的环烯醚萜苷及其他化合物cistantubuloside B trans 和B ciscistantubuloside A21 cistantubulose A ()和A ?21cistantubulosi

10、de C S 和C R21管花肉苁蓉中分离鉴定的新化合物结构式HHOHOHH OAHOEHOHOO HOHHHHG HHHHHO O HO AEH OH H OOHHHOHO HOOGHO RHMeOHOHHH OHMeOH OHHOH OHSalsaside BSalsaside A OOHOOORhaOOHHOSalsaside C盐生肉苁蓉中分离鉴定的苯甲醇苷类化合物HOHOOCHH H H3HH OH OOOA OHA OHHOO HHOO HGGHHH HHOOH H HOCHO C H OCCHH OCCH33HHOOOOHOHOOOMeMeHHOH OHOH OH2-Acetyl

11、cistanoside C2-AcetylosmanthusideHEHO HOOH HHHOH O HOAOHO HGHHHOHH OCCH3OHOOMeHIsotubuloside EOH OH盐生肉苁蓉中分离鉴定的新苯乙醇苷类化合物HO56O6 HOOOH32H O5R 111OMe44HOO H A O CHG4 3131 H23 2H1O63 54 HO OH2HO EH5HH O C CH O3156OHO GO 4 OHO325HOO O 234 1EHOR H OH41Me56H3 O2cistansinenside AHOOHOH O5OHOORCHR3 14MeHH32OH

12、 OHHOOHH O OHOHOOGcistansinensose A ? 和A ?21HO HO CH3OHOOHOCistansinenside B RCH3HOH OH沙苁蓉中分离鉴定的新化合物2 、治疗血管性痴呆的药效学研究苁蓉总苷对正常小鼠学习记忆的 影响50mg/kg 200mg/kg control120110100908070601 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27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

13、400mg/kg 脑复康 control130120110100908070601 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27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 )苁蓉总苷对乙醇诱导小鼠记忆再现缺失的保护作用组别 训练后到达目标 给酒精后到达目标剂量动mg/物kg错误整组错错误时间 秒 错误时间数次数/ 误率率(秒) 次数/只数 次/ 只次/ 只只数12苁蓉 50 7.46 0/0 34.40 47/8 5.88 3

14、.92*总苷 0.13 21.7111200 7.14 0/0 16.99 8/3 2.67 0.73#0.18 9.0610400 7.91 0/0 24.38 46/7 6.57 4.600.19 27.84脑复 10400 0/0 54/6 9.00 5.408.00 24.08 康0.46 32.5212对照 7.73 0/0 37.78 62/10 6.20 5.170.75 15.90t检验:与对照组比较#P0.01 ,与200mg/kg 组比 较*P0.052x 检验:与对照组比较P0.01 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

15、(mg/kg ) ( 只 ) (S ) ( 次/5min )正常对照 141 194.1 101.5* 1.36 1.45*模型组 15 67.1 78.4 3.13 2.47吡拉西坦 600 15 144.5 117.4* 1.60 1.40*苁蓉总苷 400 123 206.1 98.8* 1.08 1.16*200 123 183.2 115.2* 1.42 1.38*100 141 191.8 117.5* 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。苁蓉总苷对亚硝酸钠致小鼠记忆 巩固障 碍的 影响组别 剂量 动物数 测试潜伏

16、期 测试错误次数(mg/kg ) ( 只 ) (S ) ( 次/5min )* *正常对照 14 222.6 102.9 0.64 0.84模型组 18 88.2 106.2 1.50 1.10* *吡拉西坦 600 17 200.7 110.7 0.65 0.70*苁蓉总甙 400 14 176.6 124.3 0.86 0.86*200 15 216.6 101.1 1.13 1.18100 15 154.3 124.9 1.20 1.08与模型组比较 , *P0.05*P0.01 ;括 号 中数 字 为 试验 时 电击 死 亡 数。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b组别

17、 剂量 动物数 死亡数 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 18 0 0 217.1 83.4 0.67 0.49*模型组 11 8 42 100.5 88.7 1.82 0.98 *金匮肾气丸1500 151 1 6 191.7 109.8 0.93 0.96* *苁蓉总苷 400 18 1 5 193.2 121.7 0.83 1.04* *200 191 0 0 211.5 108.7 0.79 0.85* *100 19 0 0 202.0 117.6 1.16 1.46T检验:与模型组比较 *P0.05 *P0.01苁蓉总苷对局灶性脑

18、缺血一再灌注痴呆大鼠学习记忆功能障碍的改善作用X SD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/kg123 4 12 3 4 天* * 假手术组 10 72 19 85 11 90 7 93 9 67 15 87 994 897 5模型组 11 38 2661 31 77 19 91 1674 17 93 11 95 891 10* * * *piracetam 11 300 64 27 83 14 92 10 97 5 79 17 90 15 91 10 98 4* *苁蓉总苷 10 200 63 21 84 16 91 7 9

19、6 568 584 15 94 794 7*10 10079 16 86 14 93 8 96 7 72 20 87 12 92 997 7* *1050 73 15 91 10 98 4 96 771 15 92 11 90 15 96 7与模型组比较 *P0.05*P0.01单体化合物是否有效?类叶升麻苷 提高学习记忆活性研 究300 10*8250*6200*4150* * *2100050control model S3l S3m S3hcontrol model S3l S3m S3h类叶升麻苷对 东 莨 菪 碱 致 记 忆获 得 障碍 小 鼠模 型 的 影响 ( 跳台 法 )1.4

20、500*1.24001*300* *0.82000.61000.4control model S3m S3h0control model S3l S3m类叶升麻苷对东莨菪碱小鼠模 类叶升麻苷对东莨菪碱小鼠型 皮层乙酰胆碱酯酶的影响 模型纹状体M受体 的影响作用机理研究?类叶升麻苷对多巴胺能神经原的 保护作 用OHOHOOOHO +O Control Treated by MPPOOHOHH3COHO OHHOOHacteoside对照组+MPP + 类 叶 升麻 苷+MPP and Ac-DEVD-CHO类 叶 升麻 苷1600a b c de fg1400*h1200+ *MPP acteo

21、side1000*800600400*2000+control MPP Ac-DEVE- 10 20 40 acteoside+CHO+MPP+acteoside ?g/ml+MPP+鸡胚背根节培养试验acteoside 抑制MPP 导致CGNs 的caspase-3 酶激活Fluorescencearbitrary units松果菊苷 echinacoside 对肾上腺素 PE 和 KCl预收缩的大鼠胸主动脉条的舒张作用A Vasorelaxant effects in endothelium-intact A Vasorelaxantion in endothelium-intact E+

22、 thoracic aorta rings pre-contracted with E+ thoracic aorta rings pre-contracted with KCl 60 mMPE 1 ?M.B Vasorelaxant efffect in endothelium-B Effect of echinacoside with PE 1 ?M induced denuded E- thoracic aorta rings pre-contraction in endothelium-denuded E- contracted with KCl 60 mMthoracic aorta

23、 rings. Effect of echinacoside 300 M on Nw-nitro-L-arginine methyl ester L-cGMP level stimulated by PE 1 NNA:内皮 一氧化氮合酶抑制剂M in endothelium-intact Methylene blue: 鸟苷酸环化酶抑制剂thoracic aorta rings Indomethacin:环氧合酶抑制剂PE 1 M was considered as a control group, and ACh 100 M was used as a positive controlPla

24、nta Medica, 20094 、临床试验II 期和III期临床试验结果II期临床试验结果STA-1 :2s tid? 照 ?( (Hydergine ): 2s tid?程:3 ?月? 有 效率 社?行? 能力(BBS ) 日常生活 功能(ADL ) 中 ? ?候智 慧 ?(MMSE )?Memoregain 75.65% 66.09% 50.43% 84.35%? 照 ?(Hydergine ) 72.32% 54.46% 40.18% 70.54%III期临床试验结果STA-1 :2s tid? 照 ?(Hydergine ): 2s tid?程:3 ?月? 有 效率 智 慧 ? 社

25、 ?行?能 力(BBS ) 日 常 生活功 能 中 ? ?候(MMSE ) (ADL )? ? ?(Memoregain 77.74% 72.10% 57.37% 91.19%)? 照 ?(Hydergine ) 64.15% 62.26% 38.68% 66.98%5 、体内代谢及代谢产物的生物活性研究OH6OH6 OHO 6OO OOHO OHO HOHOH CO HO3 HO4 H CO H CO3 31 4 4OH1 1OH OHGlucuronideSulfate? 4HOOC 11 ? 4 ?O1 4O O OO3 O OCHO 3 O OHO 1 3 3 O OCH 3O HO

26、3 O OCH1 3 HO 1 3? O O 3HO?3 1 ?O OH3 1 3 11 O OH O OHOHO 114 O O 1HO OH 4 4HO OH OSOHO 3HOHHO HOOHOH OHM1 M6 M3MethylationOH6 OHOH 66OO O OOOHO HOHOHO HOHO HOHO HO44 41 1OH 1 OHOHMethylation Methylation1 ? 4? 1 ? 41 4OOO?O3 O OH O 3 OH CO 3 O OCH3 1 3 O OH H CO 3O HO 1 3 1 3O 3 O?3 1O OH 3 1O 3 1O

27、OH OH1O 1O 1 O4 44HO OCH OH3 OH HOHOHOHO HOOH OHOHECH M5M7MethylationOH6 OH6O OH6O OOHO OOHOHOHOH3CO HOHO H CO4 H CO 31 3 4OH 411 OHOHGlucuronide SulfateHOOC 1 ? 4? 4O ? 11 4OO 3 O OO OH OHO O 1 O 3 O OSOO 3 3 HO 3O OH 1 3HO 1 OHO ? O 3? HO 3 OH1 ?3 11 3 1O OHOH O OHO 14 O 1O 1OCH 4HO 3 4HO OCHHO OCH 33HOHOOH HOOHOHM2