信息技术论文发表国外天然产物化学成分实物库

　　[摘要]天然产物是新药发现的重要源泉，天然产物化学成分实物库和数据库的建设对天然产物的研究与开发具有重要意义。目前国外建设的小分子化合物库多为合成或组合合成分子，天然产物实物获取较困难。在信息数据库建设方面由于使用标准不同，信息不统一，开发规范、实用、智能型、综合型的大规模天然产物数据库还存在一定困难。该文就目前国外可以公开查询到的有关天然产物的实物库及数据库建设情况进行了概述和分析，以期对天然产物研究与开发，特别是天然产物化学成分实物库和数据库的建设提供参考。

　　[关键词]天然产物,实物库,数据库

　　Status of libraries and databases for natural products at abroad

　　ZHAO Li-mei， TAN Ning-hua*

　　(State Key Laboratory of Phytochemistry and Plant Resources in West China， Kunming Institute of Botany，

　　Chinese Academy of Sciences， Kunming 650201， China)

　　[Abstract]For natural products are one of the important sources for drug discovery， libraries and databases of natural products are significant for the development and research of natural products. At present， most of compound libraries at abroad are synthetic or combinatorial synthetic molecules， resulting to access natural products difficult; for information of natural products are scattered with different standards， it is difficult to construct convenient， comprehensive and large-scale databases for natural products. This paper reviewed the status of current accessing libraries and databases for natural products at abroad and provided some important information for the development of libraries and database for natural products.

　　[Key words]natural products; compound library; database

　　doi：10.4268/cjcmm20150106

　　由于生物代谢的多样性和生态环境的复杂性，来源于天然产物的化合物一般都具有丰富的结构多样性，并且大多具有较好的生物活性。在科学技术飞速发展、化学合成药物占主导地位的今天，生物次生代谢的天然产物仍是新药发现的重要源泉，据统计，从1981年到2010年，批准上市的小分子药物中有60%以上的药物直接或间接来源于天然产物[1]。目前研究天然资源中的化学成分，从中筛选生物活性强的、有成药潜力的化合物作为先导化合物，经结构修饰和改造，寻找疗效更高、结构更简单并且便于工业化生产的、安全可控的候选药物，再经临床试验证明其是否能作为新药上市，是创新药物研究的重要途径。随着现代分离、分析、生理、药理、药学、医学等实验技术的不断进步，每年都有大量的化合物被发现，但是到目前为止只有小部分化合物进行了有限的生物活性筛选，所以在活性筛选方面还有很大的潜力。天然产物相关信息数据库和实物库的建立对天然产物的研究及开发具有重要的意义，之前已经对国内中药化学成分库建设现状进行了介绍[2]，本文就目前国外可以公开查询到的有关天然产物的实物库及数据库建设情况进行概述和分析，以期对天然产物研究与开发，特别是天然产物化学成分实物库和数据库的建设提供参考。

　　1实物库建设概况

　　国外很多制药公司和研究机构都建有自己的化合物库，如美国辉瑞、德国拜耳、瑞士诺华、英国葛兰素史克、美国国立癌症研究所等，都在以多种方式大力扩建自己的化学成分库，占领新药研发的源头――分子资源，但多不公开共享，其库存成分多为合成或组合合成分子，分子结构多样性较少，其天然分子多从国外如中国大量收购或合作收集。一方面，由于植物、微生物等天然产物的化学结构独特，一些人工很难合成的化合物在生物体内通过酶的作用就容易形成;另一方面，生物在不断进化的过程中其天然成分大多具有某些生物活性，从中寻找先导化合物比人工合成成功率更高。因此天然产物备受世界各国医药研发者的青睐。目前，美国、欧盟、日本、韩国等一些国家和地区的许多医药研究机构都在加紧进行有关天然植物药的研发工作。不少大型制药公司正尽力把大量的植物物种送入实验室进行大规模筛选，以便从中发现任何可能的生物学功效。如美国国立癌症研究所通过与世界各地的高校或研究所建立合作关系，收集大量的植物、海洋生物、真菌等样品，建立了其天然产物筛选库，据报道，到2009年末已收集并制备了230 000多个样品[3]。虽然国外目前专门从事天然产物实物库建设的单位不多，但由于在世界各地都有不少从事天然产物的研究和开发的研究单位和公司，且其大多为微生物和海洋天然产物，表1列举了一些国外建有天然产物实物库或可提供天然产物的研究单位或公司。　　2数据库建设概况

　　在化学和生物学信息数据库建设方面，国外发展较快，出现了很多信息全面、易于查询、可智能分析的化学、生物、医药类数据库，给科研工作者带来了很大的便利，不仅可以节约成本，还提高了工作效率。随着各国医药科研工作者对天然药物的重视，近些年也建立了一些有关天然产物方面的信息数据库，下面主要从以下几个方面进行介绍。

　　2.1综合信息数据库进入20世纪由于合成药物、组合化学、高通量筛选、靶向药物设计等技术的发展，天然药物的研究一度进入低谷，使得有关天然产物的综合信息数据库的发展缓慢。近些年随着化学药的毒副作用不断出现、疾病谱的改变以及医学模式的转变，很多医药科研工作者又把焦点转移到天然产物上，并认识到包含药物生物来源、分布、传统应用、活性成分分子结构与功能、疗效和毒副反应、临床应用、参考文献等信息的综合型数据库的建立对于天然产物的研究与开发具有重要的意义。目前也有一些单位在进行这方面数据库的研究与构建，表2列举了国外一些有关天然产物综合信息的数据库，这些数据库的建立在一定程度上促进了天然产物的研究与开发，但是由于信息的收集困难，并且传统医药与现代医药之间存在差别，难以将两者较好的结合起来，在专业术语描述上也缺乏统一的标准，使这一类数据库的发展受到了一定限制，规模不大。

　　2.2针对特定疾病的药用植物数据库天然药物在一些疾病的治疗上显示有比合成药物更好的疗效，因此在新药研发时选择对特定疾病有效且有长期使用经验的传统药用植物进行研发，会提高创新药物成功的概率。目前国外已出现了一些用于治疗癌症、糖尿病、哮喘、关节炎、皮肤病等的药用植物数据库，见表3。但是由于传统医学在疾病分类、病理描述等方面与现代医学存在差别，怎样将两者联系起来，建立统一标准，是这一类数据库发展面临的一大难题。

　　2.3天然产物化学数据库国外在化合物信息数据库建设方面发展较早，从1961年美国化学文摘社建立了第一个化学化工数据库《化学题录》，现称为化学文摘数据库(Chemical Abstract，CA)后，很多国家相继发展和建立了自己的数据库，但是主要是关于合成化合物的，而有关天然产物的信息数据库直到近些年随着科研工作者对天然产物的重视，才慢慢兴起，目前已建立了不少这方面的数据库，表4是国外可以公开查到的一些天然产物化学相关数据库。但是目前建立的这些数据库大多只能提供一些比较基础的信息，并多把焦点放在新药发现上。

　　2.4天然产物波谱数据库NMR，MS，IR等波谱信息是目前天然产物化学结构鉴定的主要依据，但是由于这些波谱信息缺乏系统整理，研究人员在进行化学成分结构鉴定时需花费大量时间整理实测谱图和文献中的化合物结构鉴定数据，再进行人工结构解析，所以对这些波谱信息进行系统整理，开发智能波谱信息数据库，对于提高天然产物化学成分研究的效率及准确性具有重要的促进作用。目前国外已有不少单位建立了有机化合物的各种波谱信息数据库，但是有关天然产物化学成分的波谱信息的数据库还不多，表5列举了一些有关天然产物的波谱信息的数据库，目前建立的这些数据库大多只能提供波谱信息的查询，智能化程度不高，规模偏小。

　　2.5天然产物活性数据库小分子化合物活性数据库对生物及医药研发具有重要意义，目前已建立的活性数据库，包括ChemBank，DrugBank，PubChem，ChEBI等，然而针对天然产物活性的数据库不多，表6列举了一些有关天然产物活性的数据库。

　　3问题与展望

　　国外在小分子化合物库建设方面发展较早，建立了一些规模较大、分子结构多样的小分子化合物库，但是这些化合物库的分子多为合成或组合合成化合物，随着医药科研工作者对天然产物的关注，国外不少企业和科研单位尝试建设自己的天然产物库，但是由于国外对天然产物的重视不够，其实物获取比较困难，所以目前国外天然产物化学成分库实物库的建设还不多。而在信息数据库建设方面，近年来发展较快，目前已建立了各种各样的天然产物相关数据库，但是也存在一些问题，主要表现为以下几个方面：多为专题型数据库，综合型数据较少;多为文献型数据库，不便于进行数据挖掘和统计分析;全文数据库较少，获取全文困难;缺乏统一标准，数据库之间难以实现整合与共享。所以通过数据优化、行业共同标准制定，建立规范、实用、智能型、综合型的大规模天然产物数据库，研究开发天然产物数据库的整合与扩展技术，实现不同数据库间资源的共享，并建立相应的高储量、大规模的天然产物实物库，对天然产物的研究开发具有重要的意义。

　　[参考文献]

　　[1]Newman D J， Cragg G M. Natural products as sources of new drugs over the 30 years from 1981 to 2010 [J]. J Nat Prod， 2012， 75 (3)： 311.

　　[2]赵丽梅，谭宁华. 国内中药化学成分库建设的现状分析与思考[J]. 中国中药杂志， 2012， 37 (20)： 3012.

　　[3]McCloud T G. High throughput extraction of plant， marine and fungal specimens for preservation of biologically active molecules [J]. Molecules， 2010， 15 (7)： 4526.

　　[4]Fullbeck M， Michalsky E， Dunkel M， et al. Natural products： Sources and databases [J]. Nat Prod Rep， 2006， 23 (3)： 347.