从自然界提取药物并不容易Extracting Drugs from Nature Is Hard | Office for Science and Society - McGill University

环球医讯 / 创新药物来源:www.mcgill.ca加拿大 - 英语2025-10-16 05:39:50 - 阅读时长5分钟 - 2456字
本文深入剖析了从自然界提取药物所面临的科学挑战,指出尽管植物等天然来源蕴藏潜在有益分子,但将其转化为安全有效的临床药物需克服多重障碍,包括生物利用度低、环境变量干扰、临床试验高失败率以及监管漏洞;文章强调不应轻信"自然即安全"的误区,提醒公众警惕天然保健品营销宣传,避免因未经严格验证的补充剂导致过敏或肝肾毒性风险,并呼吁基于科学证据的理性健康选择,同时肯定自然分子在严谨研发流程中的持续价值。
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从自然界提取药物并不容易

健康推广者将自然称为伪装的药房时过于简化。

乔纳森·贾里 理学硕士 | 2025年10月10日 健康与营养

一段拥有近百万次观看的Facebook视频声称鳄梨树是一个伪装的药房。“它的叶子有助于调节血糖,”旁白说道,“它的种子靶向癌细胞,其苦味化合物正在研究其对抗感染的效果。”

将大自然视为隐藏了我们所需所有疗法的场所似乎很诱人。替代医学的核心观点之一是,自然界中发现的物质必定安全有效,而人工合成的化合物则必然可疑甚至有毒。我想它的营销团队忘记了蛇毒、石棉和毒藤。

但仅仅因为从叶子、根或果实中分离出的分子具有一些有趣特性,并不意味着它是基于科学的伊甸园药物。事实上,从长远来看,这种情况很少成功。为什么会这样?

低垂的果实

科学是困难的。我并非以此作为终止思考的陈词滥调,而是作为讨论我们理解周围宇宙并从中获益的正确框架。当我们在后院寻找药物时,必须明白回报不会立即显现。

部分原因是我们正在一个已被采摘过的领域中行走。低垂的果实早已进入我们的药房。第一种用作药物的植物衍生化合物是吗啡,于19世纪初从鸦片罂粟中分离出来,此后人类利用化学从树木和灌木中提取有用分子,如咖啡因、奎宁和紫杉醇。剩下的发现必然更难察觉。

在寻找周围具有医学价值的分子时,我们不能在过程中破坏自然。例如,1992年签署的《生物多样性公约》有助于防止对植物、动物物种以及微生物的剥削:此类限制可能使潜在药物的来源更难获取。幸运的是,我们不再需要完全依赖自然;通常可以在实验室中合成天然分子。

重要的是不要陷入自然与人工分子之间的错误选择。无论维生素C来自甜椒还是在实验室制造,分子是相同的。事实上,改进自然已经帮助我们避免了一些痛苦。你可能听说过阿司匹林的活性成分乙酰水杨酸来自柳树皮;但实际上,发现于柳树皮的是相关分子水杨苷。水杨苷会刺激胃部,因此拜耳公司的一位化学家对其进行了修饰,乙酰水杨酸由此诞生。

因此,我们必须抵制诉诸自然的谬误——认为自然界中的一切必然安全有效——因为植物并非仅仅是制药厂;它们产生化合物是为了保护自己免受捕食者侵害。当然,其中一些在人类身上可能具有有趣特性,但其他则对我们有毒(记住,剂量决定毒性)。

我们不是巨型培养皿

当一种天然化合物被引入实验室中细胞生长的塑料容器时,科学家经常观察到有趣现象,这些初步发现常被用来向热切受众推销该植物。天然化合物据说具有抗癌活性、抗菌活性或抗炎活性。这是事实。在人工条件下,当大剂量的某种天然化合物反复滴加到从人体中提取的细胞上时,它们确实会引起有趣变化。但这有点像选择一个刚学会骑三轮车的孩子,立即让他坐在十八轮大卡车的驾驶座上横跨全国。现实世界的驾驶比这复杂得多。

具有有趣特性的天然化合物在体外必须满足一系列条件,才能被接受为人类可安全有效服用的药物。首先,必须找到它。如果我们基于草药治疗疾病的古老实践,我们必须找到草药中数百种分子中携带这种所谓治疗活性的那个分子。(这可能很困难,因为许多植物被传为包治百病。如果某物声称能治愈一切,它往往什么都治不了。)我们还必须从植物中去除对我们有毒的任何分子。一旦我们获得感兴趣的化合物,我们需要确保测试的剂量相同。一个团队曾对人类参与者测试粉碎的麝香葡萄皮,他们需要来自同一制造商的多瓶产品。唯一的问题是,制造商的提取物批次之间存在差异,因为葡萄来自不同土壤的农场,并在不同天气条件下收获。植物是活的,它们产生的化合物数量随环境而变化。

或许最大的挑战在于确保该化合物以足够大的量到达体内的目标。药物的生物利用度是指给予患者的药物有多少最终进入血液以到达身体各部分。对于我们的三轮车爱好者来说,到达车道末端很容易,但横跨全国才是真正的挑战:同样,向细胞喷洒天然化合物很简单,但当你口服时,它会到达体内需要它的细胞吗?它能经受住唾液中的酶、胃酸和肝脏代谢吗?

在真实生物体(如小鼠或大鼠)中测试这些化合物是朝着正确方向迈出的一步,但即使测试成功,该分子在人类中也往往无法获得相同的益处:毕竟,尽管我们与它们共享很大比例的基因,但我们不是巨型老鼠。

我经常用来重新校准人们对药物开发认知的一个比例是1比10。十年前,《自然生物技术》发表了一篇带有悲观副标题的论文:“迄今为止对制药行业临床成功率最全面的调查显示,生产力可能比先前估计的还要低。”当时,每十种在动物模型中看起来非常有希望并获准在人类中进行测试的药物,有九种未能通过这一关卡。它们未获批准。只有十分之一的有希望化合物在人类中显示出足够的益处和安全性,可以开处方。再次强调,我们不是巨型老鼠。随着这些化合物通过体外研究、动物研究和临床试验的障碍课程,我们必须预期大量失败和偶尔的成功。

绕过关卡

那么,天然健康爱好者面对有希望的初步结果和高失败可能性该怎么办?为什么不绕过药物开发过程,将化合物作为“膳食补充剂”(在美国)或“天然健康产品”(在加拿大)出售呢!批准门槛要低得多,包装上可以贴上模糊声明(如“有助于促进健康的血压水平”),这会让普通消费者相信他们所购买的产品已被证明有效。

这就是为什么许多天然化合物最终作为补充剂而非药物出售。缺乏适当监管,加上消费者的胃口和降低成本的愿望,导致许多草药补充剂被掺假——这意味着你认为自己获得的碾碎草药实际上是另一种更便宜的草药——或被不应存在的其他物质污染。随后可能发生过敏反应以及肝脏和肾脏毒性。

大自然继续激励着研究人员,毫无疑问,经过严格审查后,其分子将继续进入临床。但我们不应该建议癌症患者每天吃一个鳄梨,仅仅因为鳄梨中发现的化合物在培养皿中杀死癌细胞。毕竟,正如著名的XKCD漫画所说明的,手枪也能做到这一点。

核心要点:

  • 天然医学爱好者经常将自然称为伪装的药房,并声称各种草药、树木、种子、水果、根和叶子具有治疗特性
  • 当天然分子被添加到塑料培养皿中的细胞时具有某些抗癌活性,并不意味着当给予患者时它是安全有效的;事实上,大多数这些有希望的化合物在人类中经过严格测试时会失败

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