中藥單體，如此重要？
中醫(yī)藥是中華民族的瑰寶，源遠(yuǎn)流長。中醫(yī)治療的主要手段是使用中藥方劑，而中藥方劑處方通常含有多種藥用成分[1]。以中藥中的草藥為例。一般來說，草藥是幾種藥用植物的提取物、干燥的植物材料或細(xì)粉。這些混合物被認(rèn)為在治療中產(chǎn)生協(xié)同作用?；钚?、非活性和有毒成分都包含在混合物中，具有不可預(yù)測的劑量反應(yīng)和毒理學(xué)性質(zhì)，這就可能存在潛在問題。因此，從傳統(tǒng)的和常用的中藥中鑒定和分離活性成分是多組分藥物設(shè)計(jì)的基石。
■諾貝爾獎：提起中醫(yī)藥，首先浮于腦海的一定非莫屬了吧~ 屠呦呦性地發(fā)現(xiàn)中藥單體 -- ，開創(chuàng)了瘧疾治療的新方法，榮獲 2015 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。這個發(fā)現(xiàn)，也一度把中藥單體的發(fā)展推向了高潮。
，是一種倍半萜內(nèi)酯。1967年，屠呦呦作為負(fù)責(zé)人參與了中國建立了一個防治瘧疾的國家項(xiàng)目--523 工程，從中草藥中提取和分離可能具有抗瘧疾活性的成分。該團(tuán)隊(duì)調(diào)查了 2000 多種中草藥制劑，確定了 640 種可能具有抗瘧活性的靶點(diǎn)。從 200 多種中草藥中提取的 380 多種提取物對瘧疾小鼠模型進(jìn)行了抗瘧效果評價。在 1972 年，鑒定出一種無色結(jié)晶物質(zhì)為提取物的活性成分，將其命名為(圖 1a,b)。隨后于 1975 年在生物物理研究所團(tuán)隊(duì)的協(xié)助下確定了其立體結(jié)構(gòu) (圖 1c)[2]。2005 年，世界衛(wèi)生組織宣布將治療瘧疾的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向聯(lián)合療法 (act)。
圖 1.青蒿及其結(jié)構(gòu)[2]
a. 古典書籍中“青蒿”手繪彩圖; b. 田間蒿屬植物; c. 的三維模型
■中醫(yī)智慧：其他中藥單體
與藥物開發(fā)中的許多其他植物化學(xué)發(fā)現(xiàn)相比，發(fā)現(xiàn)的途徑很短。但這并不是中醫(yī)智慧取得成果的例子。中國的臨床研究表明，砷是一種治療急性早幼粒細(xì)胞白血病（acute promyelocytic leukemia , apl）的有效且相對安全的中藥，被認(rèn)為是apl的一線治療藥物，通過促進(jìn)早幼粒細(xì)胞白血病蛋白（promyelocytic leukemia, pml）的降解發(fā)揮其治療作用。類似地，來自中草藥huperzia serrate 的 huperzine a，是一種乙酰膽堿酯酶抑制劑，是用于治療記憶功能障礙的有效藥物[2]。此外，隨著研究的不斷深入，來自中藥產(chǎn)品的諸多化合物在多種疾病中顯示出其的療效。
基于中藥單體庫的化合物篩選
中藥原料主要來源于植物、動物或礦物，大多數(shù)已經(jīng)使用了數(shù)百到數(shù)千年，它們的功效和毒性為人們所知。然而，它們的許多主要生物活性成分和潛在的治療機(jī)制仍然未知。近年來，中藥單體庫的分離和制備已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，中藥單體庫和天然產(chǎn)物庫等對傳統(tǒng)中藥成分進(jìn)行了全面詳盡的匯編，人們發(fā)現(xiàn)通過對傳統(tǒng)藥物化合物庫進(jìn)行高通量篩選(high throughput screening，hts) 可以為發(fā)現(xiàn)新型先導(dǎo)化合物提供良好的機(jī)會（詳見往期推文：）。
■ 應(yīng)用一：抗病毒先導(dǎo)化合物的高通量篩選
浙江大學(xué) wang yi 團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了 hek293t 細(xì)胞模型，對含有 1306 個組分的中藥配方提取文庫進(jìn)行抗病毒活性的篩選。通過液相色譜和質(zhì)譜分析進(jìn)一步鑒定hit 化合物，并通過蛋白免疫印跡 (western blotting) 和免疫熒光初步探索其作用機(jī)制 (圖 2)。篩選出具有良好抗病毒活性的 3 個有效化合物，分別是芒柄花苷(ononin)、亥茅酚苷 (sec-o-β-d-glucosylhamaudol) 和黃芪甲苷 i (astragaloside i)，它們還可以激活 p65 磷酸化和核易位[3]。
圖 2. 用于發(fā)現(xiàn)抗病毒先導(dǎo)化合物的 kb-hts 方案[2]首先，挖掘選擇了中醫(yī)古籍論著中具有潛在抗病毒活性的方劑，通過對這些配方的標(biāo)準(zhǔn)化色譜分離，構(gòu)建了一個 1306 個成分的提取文庫，篩選出具有抗病毒活性的候選分子。然后，結(jié)合高效液相色譜-質(zhì)譜 (hplc-ms)、蛋白質(zhì)印跡法 (western blot) 和免疫熒光，最終鑒定出 3 個具有良好抗病毒活性的 hit 化合物，并對其作用機(jī)制進(jìn)行了探討。
■ 應(yīng)用二：taccaoside a 介導(dǎo) cscs 中 ras 信號傳導(dǎo)
類似的，2023 年四川大學(xué)的 zhao xudong 團(tuán)隊(duì)建立了一個 egfp 敲入 csc 報告基因細(xì)胞模型，以包含 386 種中草藥的 8344 種成分的文庫為基礎(chǔ)，進(jìn)行高通量篩選，鑒定了腫瘤干細(xì)胞 (cscs)特異性化合物，然后通過 lc-ms/ms 進(jìn)行表征，將分離出的化合物進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)胞毒性試驗(yàn) (如細(xì)胞增殖、細(xì)胞死亡、dna 損傷、線粒體膜變化和體外腫瘤形成等)。并且進(jìn)行了表面等離子共振分析，蛋白質(zhì)印跡和免疫組織化學(xué)和體內(nèi)異種移植腫瘤生長實(shí)驗(yàn)等，以確定化合物在 csc 中的潛在機(jī)制 (圖 3)。最終從根生植物 tacca. subflabellata 中鑒定出 taccaoside a 可作為潛在的抗 csc 藥物的先導(dǎo)化合物[4]。
圖 3. csc 特異性藥物的先導(dǎo)化合物篩選及機(jī)制研究[4]
使用高通量篩選中藥文庫中具有生物活性的化合物，鑒定出 taccaoside a 并通過分子研究確定介導(dǎo)其細(xì)胞毒性作用的直接結(jié)合靶點(diǎn) ras 以及相關(guān)機(jī)制。■ 小結(jié)
基于傳統(tǒng)中藥的化學(xué)多樣性和藥理特性，中藥在多靶點(diǎn)藥物設(shè)計(jì)中具有很大的潛力。一方面，高通量篩選技術(shù)可以利用自動化設(shè)備及靈敏的檢測系統(tǒng)等使生化或細(xì)胞事件能夠重復(fù)和快速測試化合物數(shù)十萬次。另一方面，其結(jié)合數(shù)量龐大的中藥樣品庫，可以實(shí)現(xiàn)藥物篩選的規(guī)模化。既充分利用了中藥資源，又提高了傳統(tǒng)中藥來源的藥物發(fā)現(xiàn)的幾率，同時提高了中醫(yī)藥開發(fā)的質(zhì)量。
mce 的中藥單體化合物庫目前可以提供近 3000種中草藥來源的單體化合物，包括含黃酮類、多酚類、生物堿、萜類等多種結(jié)構(gòu)類型，具有較高的藥用價值，是篩選中藥來源藥物的有用工具
相關(guān)產(chǎn)品
天然產(chǎn)物庫
mce 提供 4,300+ 種天然產(chǎn)物，包括糖類和糖苷，苯丙素類，醌類，黃酮類，萜類和糖苷，類固醇，生物堿，酚類，酸和醛等。
中藥單體化合物庫
mce 近 3,000 種中草藥來源的單體化合物，包括含黃酮類、多酚類、生物堿、萜類等多種結(jié)構(gòu)類型，具有較高的藥用價值，是篩選中藥來源藥物的有用工具。
植物來源化合物庫
mce 包含 2,500+ 種植物來源的天然產(chǎn)物。
藥食同源化合物庫
根據(jù)中國公布的藥食同源中藥材目錄，mce 精心設(shè)計(jì)了 1,600+ 種藥食同源類產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都來自于食物，安全性得到保證，具有很高的藥用價值，可以用于高通量篩選和高內(nèi)涵篩選。
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參考文獻(xiàn)
[1]. zhuchen zhou. applications of network pharmacology in traditional chinese medicine research. volume 2020. article id 1646905
[2].tu y. the discovery of artemisinin (qinghaosu) and gifts from chinese medicine. nat med. 2011;17(10):1217-1220. published 2011 oct 11.
[3]. yunru yu. ononin, sec-o-β-d-glucosylhamaudol and astragaloside i: antiviral lead compounds identified via high throughput screening and biological validation from traditional chinese medicine zhongjing formulary.pharmacol res. 2019 jul;145:104248.
[4].yang d, dai z, zhu p, et al. high throughput-screening of native herbal compounds identifies taccaoside a as a cytotoxic compound that mediates ras signaling in cancer stem cells. phytomedicine. 2023;108:154492.