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From phytotherapy to recombinatorial biochemistry: drugs of the future
Robert Verpoorte
Division of Pharmacognosy, Leiden/Amsterdam Center for drug Research


Since ancient times mankind has exploited nature for all kind of useful products and enjoyed the colours, flavours, and fragrances of flowers, food etc. Presently, many fine chemicals are derived from plants and used as medicaments, dyes, flavours, fragances, insecticides, etc. Originally most drugs were derived from plants, however, after the first successful introduction of synthetic drugs such as aspirin about 100 years ago, gradually synthesis became the most important source for drug development. Only in case of antibiotics and antitumor compounds, nature remained a major source for drug development. Major reason was the difficulties in finding the active compounds in crude extracts, assays using whole animals or isolated organs for testing activity are not suited for rapid bioassay guided fractionation of extracts. The methods for the antibiotic and antitumor activity on the other hand where more suitable for this purpose, explaining the success of natural products in these fields. In the past years, however, with the development of assays on the level of molecules (receptor binding and enzyme inhibition) a complete new perspective for natural products as the source for new leads bas evolued. High through put screens now allow the testing of thousands of samples per day. In combination with rapid and efficient separation methods and powerful spectrometric methods for identification and structure elucidation, active compounds from extracts from plants or any natural source can rapidly be identified. To fully exploit these new possibilities prefractionation of extracts and HPLC- on line bioassays are important tools to open up the full potential of nature. It offers the possibility to also find minor compounds and find new active components in the presence of known compounds.

At the same time are the developments in biotechnology important in this connection. Plant cell biotechnology offers the possibility to produce compounds of rare plants. Moreover, metabolic engineering can be used for improving productivity in plant and plant cell cultures, and even result in the production of complete new compounds (recombinatorial biochemistry). Using the biochemical capacities of plants or microorganisms, bioconversions as part of synthetic approaches to complex molecules are a further important aspect of modern biotechnology. These new perspectives has resulted in a rapidly expanding interest in natural products research, further supported by the developing awareness that in our food many secondary metabolites are present that play an important role in preventing diseases (e.g. cholesterol lowering, antioxidants). Food industry is thus now putting a large effort in studies of the secondary metabolites involved, eventually resulting in improved quality of our food, including the development of functional foods and nutraceuticals.



De la phytothérapie à la biochimie recombinante : les médicaments du futur
Robert Verpoorte
Département de pharmacognosie, Leiden/Amsterdam Center for drug Research


Depuis l'Antiquité, l'homme a exploité les ressources naturelles pour toutes sortes de produits utiles et a profité des couleurs, des goûts et des fragrances des fleurs, des aliments etc. A l'heure actuelle, un grand nombre de substances chimiques fines sont dérivées de plantes et utilisées comme médicaments, colorants, saveurs, fragrances, insecticides etc. A l'origine, la plupart des médicaments dérivaient de plantes; cependant, après la première introduction réussie de médicaments de synthèse tels que l'aspirine il y a près de 100 ans, la synthèse est devenue petit à petit la source la plus importante de développement des médicaments. La nature n'est restée une source majeure de développement de médicaments que dans le domaine des antibiotiques et des composés anti-tumoraux. La raison principale en a été la difficulté de découvrir les composés actifs dans les extraits bruts/purs; des essais utilisant des animaux entiers ou des organes isolés pour procéder à des tests ne sont pas adéquats pour le fractionnement rapide d'extraits sur la base d'essais biologiques. D'un autre côté, les méthodes utilisées dans la recherche sur les antibiotiques et l'activité anti-tumorale étaient mieux adaptées, ce qui explique le succès des produits naturels dans ces domaines. Cependant, au cours des dernières années, avec le développement des essais au niveau moléculaire (binding sur récepteur et inhibition enzymatique), les produits naturels ont vu s'ouvrir des perspectives de recherche entièrement nouvelles. Des tris à haut débit permettent aujourd'hui d'analyser des milliers d'échantillons par jour. La combinaison de méthodes de séparation rapides et efficaces et de méthodes spectrométriques performantes pour l'identification et l'élucidation des structures permet d'identifier rapidement des composés actifs d'extraits de plantes. Afin d'exploiter au maximum ces possibilités nouvelles, le pré-fractionnement d'extraits ainsi que les essais biologiques CLHP en ligne sont des instruments importants dans la découverte de tout le potentiel que recèle la nature. Il est ainsi possible de découvrir des composés secondaires et de nouveaux composés actifs en présence de composés connus.

Dans le même temps, les développements biotechnologiques dans ce domaine sont importants, La biotechnologie cellulaire chez les plantes permet de produire des composés de plantes rares. De plus, les recherches en métabolisme peuvent permettre d'augmenter la productivité des plantes et des cultures cellulaires de plantes, et peut même résulter dans la production de composés complètement nouveaux (biochimie recombinante). L'utilisation des possibilités biochimiques des plantes et des microorganismes permet des conversions biologiques dans le cadre des phénomènes de synthèse des molécules complexes, ce qui constitue un autre aspect important de la biotechnologie moderne. Ces nouvelles perspectives ont provoqué un intérêt qui s'est rapidement accru pour la recherche sur les produits naturels. Cet intérêt s'explique aussi par la prise de conscience qu'un nombre important de métabolites secondaires qui jouent un rôle important dans la prévention de maladies (p.ex. la baisse de cholestérol ou les antioxydants) sont présents dans notre alimentation. Ainsi, l'industrie agroalimentaire investit beaucoup dans des études sur les métabolites secondaires concernés, ce qui augmente finalement la qualité de notre alimentation, dont le développement de nourriture fonctionnelle et les nutraceutiques.

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