Produk alam telah menjadi sumber obat yang paling produktif dalam pengobatan manusia. Lebih dari setengah obat yang disetujui berasal dari atau terinspirasi oleh produk alam. Keragaman kimia produk alam melebihi pustaka senyawa sintetik, dengan kerangka kompleks, banyak stereopusat, dan fungsionalisasi ekstensif yang menempati wilayah ruang kimia yang tidak dapat diakses oleh kimia sintetik.
Sumber utama meliputi mikroorganisme, tanaman, dan organisme laut. Actinobacteria, khususnya spesies Streptomyces, telah menghasilkan sebagian besar obat produk alam mikroba termasuk antibiotik, antijamur, imunosupresan, dan agen antikanker. Zaman keemasan penemuan antibiotik dari mikroorganisme tanah menghasilkan streptomisin, tetrasiklin, kloramfenikol, dan eritromisin.
Produk alam tanaman meliputi obat antikanker paklitaksel dari Taxus brevifolia, antimalaria artemisinin dari Artemisia annua, analgesik morfin dari Papaver somniferum, dan obat kardiovaskular digoksin dari Digitalis purpurea. Sistem pengobatan tradisional memberikan petunjuk etnobotani untuk program penemuan obat.
Produk alam laut telah muncul sebagai sumber struktur kimia baru yang kaya. Spons, tunicata, moluska, dan mikroorganisme laut menghasilkan senyawa dengan aktivitas antikanker dan anti-inflamasi. Obat turunan laut yang disetujui meliputi trabektedin dari tunicata Ecteinascidia turbinata dan eribulin dari spons Halichondria okadai.
Proses penemuan obat dimulai dengan pengumpulan bahan biologis, ekstraksi, fraksinasi berbasis uji bioaktivitas, dan elusidasi struktur. Dereplikasi menggunakan LC-MS dan basis data NMR mengidentifikasi senyawa yang dikenal sejak awal untuk menghindari karakterisasi yang berlebihan. Skrining throughput tinggi dari ekstrak produk alam terhadap target yang relevan dengan penyakit mengidentifikasi fraksi aktif untuk pemurnian.
Kemajuan dalam genomik telah merevitalisasi penemuan produk alam. Sekuensing genom mengungkapkan kluster gen biosintetik yang mengkode poliketida sintase, peptida sintetase non-ribosom, dan terpen siklase. Ekspresi heterolog dan penambangan genom mengaktifkan kluster gen diam untuk menghasilkan senyawa baru. Biologi sintetik memungkinkan rekayasa jalur untuk hasil yang lebih baik dan produksi analog.
Tantangan meliputi keberlanjutan pasokan, penemuan kembali senyawa yang dikenal, dan kompleksitas sintesis produk alam. Strategi meliputi semi-sintesis, sintesis total, dan biosintesis kombinatorial untuk menghasilkan analog dengan sifat yang lebih baik.
