การสกัดผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ: แรงผลักดันใหม่สำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมชีวเวชภัณฑ์

การสกัดส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติมีบทบาทสำคัญอย่างมากในด้านชีวเภสัชกรรม

คลิกเพื่อดูสารสกัด cistanche tubulosa

ตัวอย่างเช่น Tu Youyou หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ Chinese Academy of Chinese Medical Sciences ผู้ได้รับรางวัล "Medal of the Republic" และผู้ชนะรางวัลโนเบลคนแรกของจีนในสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ยาต้านมาเลเรียอาร์เทมิซินินและไดไฮโดรอาร์เทมิซินินชนิดใหม่ที่สร้างขึ้นโดย เธอและทีมของเธอช่วยโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งชีวิตของผู้คนนับล้านในประเทศกำลังพัฒนา. ส่วนประกอบหลักของมันคืออาร์เทมิซินินเป็นผลึกที่ไม่มีสีเหมือนเข็มของ sesquiterpene lactones ที่มีกลุ่มเปอร์ออกซีที่สกัดจากลำต้นและใบของพืชที่มีช่อดอกแบบผสม Artemisia annua

อีกตัวอย่างหนึ่งคือ Chuanxinlian Tablets ยาแก้หวัดที่มักพบเจอในชีวิตประจำวัน ส่วนประกอบหลักของฟ้าทะลายโจรคือสารประกอบไดเทอร์พีนแลคโตนชนิดเฮลิโอโทรปที่มีรสขมซึ่งแยกได้จากพืชสมุนไพรฟ้าทะลายโจร

ในอดีต ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติมีบทบาทสำคัญในการค้นพบยา รวมถึงมะเร็งและโรคติดเชื้อ โรคหัวใจและหลอดเลือด (เช่น statin) และโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง (เช่น fingolimod) และเป็นแกนนำในการต่อสู้กับโรคติดเชื้อมาอย่างยาวนาน แหล่งที่มาหลักของ ยาโดยเฉพาะยาปฏิชีวนะ

การสกัดผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ

การสกัดด้วยผลิตภัณฑ์ธรรมชาติส่วนใหญ่หมายถึงการใช้หลักการและวิธีการทางวิศวกรรมเคมีในการสกัด แยก และทำให้บริสุทธิ์สารเคมีที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิต

แหล่งที่มาทั่วไปของส่วนผสมในยาธรรมชาติ

ในการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมยาจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ แหล่งที่มาหลักของส่วนผสมคือสารทุติยภูมิทางชีวภาพที่แยกได้จากสัตว์ พืช สิ่งมีชีวิตในทะเล และจุลินทรีย์ รวมถึงสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางสรีรวิทยาทางชีวภาพภายในร่างกาย

คุณสมบัติเฉพาะตัวทำให้เป็นที่มาของยาแผนปัจจุบัน

ยาธรรมชาติโดยทั่วไปมีปริมาณค่อนข้างต่ำในธรรมชาติ มีโครงสร้างที่ซับซ้อน การสังเคราะห์ค่อนข้างยาก และความยุ่งยากบางประการในการผลิตจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วพวกมันมีความหลากหลายทางโครงสร้างและความซับซ้อน มีกิจกรรมทางเภสัชวิทยาที่คัดเลือกและเฉพาะเจาะจงสูง และกลไกการออกฤทธิ์แบบใหม่

ในการแพทย์แผนปัจจุบัน การค้นพบสารออกฤทธิ์หรือสารตั้งต้นที่มีประสิทธิภาพจำนวนมากนั้นมาจากผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ

ตัวอย่างเช่น ยาต้านมาเลเรียที่กล่าวถึงข้างต้น อาร์เทมิซินิน แอนโดรกราโฟไลด์ และซินโคนาครีม (หรือที่เรียกว่า "ควินิน") ยาต้านมะเร็งพาคลิทาเซล แคมป์โทเทซิน เมย์แทนซีน ยาต้านการอักเสบเบอร์เบอรีน ยาป้องกันตับ ยาซิลิมาริน ชิแซนดรา ยาลดความดันโลหิต รีเซอร์พีน ยาคุมกำเนิดไตรโคซานเทส ยาปฏิชีวนะเพนิซิลลินและเตตราไซคลินที่ได้จากจุลินทรีย์ เป็นต้น

พื้นที่การพัฒนาตลาดที่กว้างขวาง

ยาธรรมชาติเป็นที่มาของการวิจัยยาใหม่ ตลาดยาธรรมชาติทั่วโลกกำลังอยู่ในช่วงเฟื่องฟูและมีศักยภาพในการเติบโตสูง ในความหมายกว้าง ยาธรรมชาติส่วนใหญ่หมายถึงส่วนประกอบเดียวหรือหลายส่วนที่ได้จากสัตว์ พืช และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่มีผลการรักษาที่ชัดเจน ยาและแหล่งที่มาจากพืชเป็นส่วนใหญ่ ในปัจจุบัน ไม่เกินร้อยละ 10 ของพืชชั้นสูง 250,000 ชนิดในโลกได้รับการพัฒนา ใช้ประโยชน์ และศึกษา แต่มีการผลิตยาสมุนไพรมากกว่า 4,000 ชนิด โดยมี มูลค่าผลผลิตรวมหลายหมื่นล้านดอลลาร์ มีการคาดคะเนว่าภายในปี 2050 ยาสมุนไพรที่ใช้กันมากที่สุดในโลกจะมียาธรรมชาติ 6,000 ชนิด และมีพื้นที่กว้างขวางสำหรับการพัฒนายาจากธรรมชาติ

ตามสถิติ ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา มียาใหม่ทั้งหมด 1,881 รายการที่ได้รับการอนุมัติทั่วโลก ซึ่งประมาณ 23.5 เปอร์เซ็นต์มาจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติและอนุพันธ์ของยา รวมถึงผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ 71 รายการ คิดเป็น 3.8 เปอร์เซ็นต์ ; ยาสมุนไพร 14 ชนิด คิดเป็นร้อยละ 0.8 ; มีผลิตภัณฑ์อนุพันธ์จากธรรมชาติ 356 รายการ คิดเป็นร้อยละ 18.9

การพัฒนาทางเทคโนโลยีทำให้เกิดโอกาสใหม่ๆ

อย่างไรก็ตาม การค้นพบยาจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติยังคงเผชิญกับความท้าทาย เช่น อุปสรรคทางเทคนิคในการคัดกรอง การแยก การแสดงลักษณะเฉพาะ และการเพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งส่งผลให้ความกระตือรือร้นของอุตสาหกรรมยาต่อผลิตภัณฑ์ธรรมชาติลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปตั้งแต่ทศวรรษที่ 1990 ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งรวมถึงเครื่องมือวิเคราะห์ การทำเหมืองจีโนมและกลยุทธ์ทางวิศวกรรม และความก้าวหน้าในการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ โอกาสใหม่ได้ถูกสร้างขึ้นสำหรับการศึกษาผลิตภัณฑ์ธรรมชาติในเภสัชภัณฑ์

การวิจัยยาที่ใช้ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติแบบดั้งเดิมเริ่มต้นด้วยการคัดกรองสารสกัด "หยาบ" เพื่อระบุสารสกัด "ร้อน" ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ซึ่งจะถูกแยกส่วนเพิ่มเติมเพื่อแยกยาที่ออกฤทธิ์จากธรรมชาติ การแยกสารโดยใช้ฤทธิ์ทางชีวภาพเป็นกระบวนการที่ลำบากและมีข้อจำกัดมากมาย แต่เทคนิคการวิเคราะห์ขั้นสูงสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้โดยใช้กลยุทธ์และเทคนิคที่หลากหลาย

ตัวอย่างเช่น เพื่อสร้างไลบรารีที่เข้ากันได้กับการคัดกรองปริมาณงานสูง สารสกัดน้ำมันดิบสามารถแยกส่วนล่วงหน้าเป็นเศษส่วนย่อยที่เหมาะสมกว่าสำหรับระบบจัดการของเหลวอัตโนมัติ นอกจากนี้ยังสามารถปรับวิธีการแยกส่วนเพื่อให้การย่อยมีสารประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายยา (โดยทั่วไปคือชอบน้ำปานกลาง) วิธีการนี้เพิ่มจำนวนการเข้าชมและทำให้สามารถติดตามการเข้าชมที่คาดหวังได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อเทียบกับการใช้สารสกัดหยาบ

ดังนั้น ยาจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติจึงยังคงเป็นทรัพยากรที่สำคัญสำหรับการค้นพบโครงร่างที่มีความหลากหลายทางโครงสร้างสูงและฤทธิ์ทางชีวภาพที่หลากหลาย ซึ่งสามารถพัฒนาได้โดยตรงหรือใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของยาใหม่ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วการพัฒนายาจะยังคงถูกท้าทายด้วยอัตราการขัดสีที่สูง แต่ยาที่ผลิตจากธรรมชาติยังต้องเผชิญกับอุปสรรคเพิ่มเติมเนื่องจากประเด็นต่างๆ เช่น ความพร้อมใช้งาน อุปทานที่ยั่งยืน และข้อจำกัดด้านทรัพย์สินทางปัญญา อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการค้นคว้ายาจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ เพื่อสร้างคุณูปการสำคัญต่อสุขภาพและอายุที่ยืนยาวของมนุษย์ต่อไป