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Metabolomics-guided natural product discovery for degenerative diseases: Chemometric strategies, bioactive marker validation, and methodological challenges - 07/11/26

Doi : 10.1016/j.biopha.2026.119951 
Indah Solihah a, c , Afrillia Nuryanti Garmana a , Nizar Happyana d , Muhamad Insanu a, b, ⁎
a School of Pharmacy, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia 
b Center of Excellence for Innovative Cosmeceuticals and Natural medicines for Degenerative Disease, Center for Pharma Valorization, School of Pharmacy, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia 
c Department of Pharmacy, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sriwijaya University, Ogan Ilir, South Sumatera, Indonesia 
d Organic Chemistry Division, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia 

⁎ Correspondence to: Muhamad Insanu, School of Pharmacy, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesa no.10th, Bandung, West Java 40132, Indonesia. Muhamad Insanu, School of Pharmacy, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesa no.10th Bandung West Java 40132 Indonesia

Abstract

Degenerative diseases impose a growing global health burden, whereas currently available therapies remain limited by adverse effects, drug resistance, and variable clinical efficacy. This critical narrative review used a structured, database-informed search of PubMed, Scopus, and ScienceDirect to identify original studies integrating metabolomics-based chemical profiling, chemometric analysis, and disease-relevant bioactivity assessment. Searches were conducted in January 2026 without publication-date restrictions. A total of 416 records were identified during the literature-identification process, of which 19 studies were retained for critical narrative synthesis. Across neurodegenerative, cardiovascular, diabetes-related, cancer-related, and hepatic conditions, LC-MS- and GC-MS-based metabolomics were used to differentiate samples with varying bioactivity levels, integrate chemical profiles with bioactivity data, and prioritize candidate features associated with biological responses. Alkaloids, triterpene saponins, phenolics, flavonoids, and essential-oil constituents were identified as putative bioactivity-related markers, with selected candidates receiving additional in vitro , ex vivo , or in silico support. Among the included studies, cardiovascular investigations demonstrated the strongest methodological rigor, particularly through the use of quality-control samples, reported chemometric validation, quantitative confirmation, and multilevel bioactivity testing. In contrast, studies in neurodegenerative, diabetic-related, cancer-related, and hepatic contexts were frequently limited by incomplete quality-control reporting, insufficient chemometric-validation information, uncertain risks of model overfitting, and limited functional confirmation of candidate markers. Overall, metabolomics provides a valuable decision-support framework for natural-product-based drug discovery. Its translational value, however, depends on standardized experimental design, robust quality-control procedures, transparent chemometric validation, biologically guided variable selection, and layered confirmation of candidate bioactivity-related markers.

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Graphical Abstract




 : 

Metabolomics guided profiling of natural products enables cross disease prioritization of bioactivity related marker and supports an evidence level framework for degenerative disease drug discovery


Metabolomics guided profiling of natural products enables cross disease prioritization of bioactivity related marker and supports an evidence level framework for degenerative disease drug discovery

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Highlight

•
Degenerative diseases drive a rising global mortality burden.
•
Metabolomics and chemometrics link complex natural product profiles to bioactivity.
•
Cardiovascular studies provide the strongest, best-validated evidence base.
•
A seven-level framework guards against overinterpreting candidate markers.
•
Standardized workflows are proposed, from sample handling to functional testing.

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Keywords : Chemometrics, Bioactivity‑related markers, LC-MS, GC-MS, PCA, OPLS


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