結構生物化學/天然產物的貢獻

背景

天然產物是由生物體產生的化學物質。它存在於自然界中，並具有可被研究的生物學效應，以支援藥物發現和藥物設計。即使可以透過全合成製備某種物質，它也被認為是天然產物。

天然產物的來源包括植物、細菌、海洋環境和動物毒液。

糞生生物

糞生生物是專門在動物糞便中繁衍的生物。這些具有領地意識的物種會向附近的真菌噴出有毒化學物質。科學家和研究人員利用這些資訊，專門尋找對某些真菌有毒的化學物質，這些化學物質可能對被感染的人類構成潛在危險。

藍細菌是類似植物的生物，生活在潮溼和潮溼的環境條件下。這些物種已被證明可以成為癌症和細菌細胞殺手的來源。例如，化合物隱藻素-8可以破壞多種腫瘤中的支架。另一種名為majusculamide C的分子專注於真菌，有可能用於治療人類的真菌相關疾病。

濾食動物是附著在岩石和珊瑚上的生物。這些物種為了食物和其他自然資源而相互競爭。科學家和研究人員已經發現，其中一些強效化學物質可以長期用於治療癌症和其他致命疾病。

最終，這些天然產物已被科學地用於創造想要和不想要的效果。簡而言之，許多這些化學物質在醫學領域展現出光明的未來。

藍細菌

藍細菌，或稱藍綠藻，是類似植物的生物，生活在潮溼和潮溼的環境條件下。藍細菌是能夠利用陽光產生能量的光合生物。這些微生物可以在稱為藻華的菌落中發現，其歷史可以追溯到地球上最古老的化石。它們構成了世界上最大的細菌群體之一，並且與許多人類和動物疾病有關。當細菌在幾天內過度生長時，就會形成藻華。這些藻華會導致清澈的水變得渾濁。藍細菌藻華很危險，因為它們會消耗掉它們生長水域中存在的所有氧氣，從而殺死那裡生活的其他植物和動物。一些藍細菌甚至會產生一些已知的最強效的天然毒素，而且沒有解毒劑。

然而，這些物種已被證明可以成為癌症和細菌細胞殺手的來源。例如，化合物隱藻素-8可以破壞多種腫瘤中的支架。另一種名為majusculamide C的分子專注於真菌，有可能用於治療人類的真菌相關疾病。

濾食動物

濾食動物是附著在岩石和珊瑚上的生物。這些物種為了食物和其他自然資源而相互競爭。濾食動物使用一種水生攝食方法獲取食物。科學家和研究人員已經發現，濾食動物中發現的一些強效化學物質可以長期用於治療癌症和其他致命疾病。

濾食動物包括海綿，它是最簡單的多細胞動物。海綿產生大量毒素，它們要麼釋放到水中，要麼顯示在它們的表面上。這些毒素會驅趕任何以海綿為食的捕食者。與這些毒素接觸的症狀包括：接觸部位發紅、疼痛、刺痛、瘙癢、腫脹、腫塊、噁心，甚至昏厥。

儘管具有毒性，但海綿已證明在對抗傳染病和癌症方面具有廣闊的前景。科學家已經能夠從海綿中提取抗病毒、抗癌和抗腫瘤化合物來創造許多藥物。例如，在 20 世紀 50 年代，化學家使用海綿化合物創造了一種治療皰疹的藥物，稱為阿昔洛韋（Zovirax），以及一種治療非霍奇金淋巴瘤的藥物，稱為阿糖胞苷（Cytosar）。

最終，所有這些天然產物已被科學地用於創造想要和不想要的效果。簡而言之，許多這些化學物質在醫學領域展現出光明的未來。

海鞘

桶狀海鞘

海鞘屬於濾食動物類別，對癌症藥物的醫學研究做出了巨大貢獻。海鞘也被稱為海鞘，看起來僅僅像一些色彩鮮豔的小斑點，但它為製藥界提供的比人們預期的要多得多。例如，在西印度群島的珊瑚礁中，一種名為桶狀海鞘的海鞘有助於對抗癌症。正如伊利諾伊大學的 Ken Rinehart 發現的那樣，這種海洋動物含有用於製造名為 Yondelis™ 的抗癌藥物的天然物質埃克替納西丁。儘管這種藥物仍處於初步階段，並且需要進行進一步的研究，但實驗室測試已經證實它可以殺死癌細胞並且適合人類服用。

最近，哈佛大學的 Elias J. Corey 發現了在實驗室中合成埃克替納西丁的方法。這很重要，因為要生產一克藥物，需要收穫超過一噸的海鞘；這顯然是一個無效的過程。透過能夠合成目標天然產物，科學家正在推動利用天然產物生產有效藥物來治療疾病的進步。

紫杉醇

紫杉醇分子。

衛生與公眾服務部，</ref>]] 紫杉醇是一種用於治療癌症的藥物。它來源於一種名為太平洋紅豆杉（Taxus brevifolia）的樹木的樹皮和針葉，提取紫杉醇後，這種樹木會死亡。不利的一面是，儘管它是對抗癌症最有效的藥物之一，但從大量的紅豆杉樹皮中產生的紫杉醇樣本很少（大約 1200 公斤的樹皮可以產生 10 克純紫杉醇）。由於這種藥物的生產對環境產生了負面影響，因此紫杉醇的生產引發了人們對其對紅豆杉種群的生態影響的擔憂。

紫杉醇透過阻止癌細胞複製來發揮作用。它透過在細胞分裂過程中與微管結合來阻止它們分解來做到這一點。因為微管通常在細胞分裂後會分解，所以微管的存在阻止了細胞分裂成子細胞。

艾巴他定

艾巴他定分子。

艾巴他定是一種存在於厄瓜多蛙（Epipedobates tricolor）皮膚上的分子，具有鎮痛作用，這意味著它是一種有效的止痛藥。儘管研究證明艾巴他定比嗎啡更有效的止痛藥，但艾巴他定是有毒的，少量劑量即可殺死大型生物。因此，艾巴他定不太可能在醫藥市場上銷售。

艾巴他定透過結合菸鹼型乙醯膽鹼受體 (nAChR) 結合位點發揮作用。當神經遞質與菸鹼型乙醯膽鹼受體結合時，它會釋放多巴胺和去甲腎上腺素，這會導致生物體對疼痛不敏感。

肉毒梭菌

肉毒桿菌毒素分子。

肉毒梭菌是一種細菌，它產生一種稱為神經毒素的毒素，這些毒素會導致食物中毒。在20世紀60年代後期，科學家艾倫·斯科特在猴子身上測試了肉毒桿菌毒素A型（BTX-A），並發現BTX-A可用於治療斜視（一種眼睛沒有對齊的疾病）。

肉毒桿菌毒素更廣為人知的用途是，當注射到皮膚中時，它能夠減少皺紋和皺眉紋。許多名人接受肉毒桿菌毒素（肉毒桿菌毒素的簡稱）注射來撫平面部皮膚。