引領(lǐng)海洋藥物產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的綠色航道

付　彪

摘要:海洋生物天然活性成分的利用是研究開發(fā)海洋藥物的基礎(chǔ)和源泉開辟新的海洋生物資源。鑒于海洋生物活性成分所具有的特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)代化學(xué)合成理論與技術(shù)以及現(xiàn)代生物技術(shù),尋找新的活性成分來(lái)源探索新的研究方法和技術(shù),從根本上打破資源限制問題,解決制約海洋藥物產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸。

關(guān)鍵詞:海洋藥物 生物活性 篩選

中圖分類號(hào):R93文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)03-0112-01

“海洋藥物研究經(jīng)歷近半個(gè)世紀(jì)的探索和發(fā)展,已經(jīng)獲得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)積累和豐富的研究資料,特別是近年來(lái)生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,為海洋藥物開發(fā)提供了新的研究方法、研究思路和發(fā)展方向。現(xiàn)代的化學(xué)研究方法與多種生物技術(shù)越來(lái)越緊密地結(jié)合,已成為當(dāng)今海洋藥物研究發(fā)展的主流,并且是今后數(shù)十年海洋藥物研究的主要趨勢(shì)。

1 海洋生物活性的概念

生物活性成分,是指來(lái)自生物體內(nèi)的對(duì)生命現(xiàn)象具有影響的微量或少量物質(zhì)。海洋生物活性成分,則是指海洋生物體內(nèi)所含有的對(duì)生命現(xiàn)象具有影響的微量或少量物質(zhì)、主要包括海洋藥用物質(zhì)、生物信息物質(zhì)、海洋生物毒素產(chǎn)生物功能材料等海洋生物體內(nèi)的天然產(chǎn)物。

由于海洋環(huán)境的特殊性及海洋生物的多樣性,自20世紀(jì)60年代以來(lái),科學(xué)家們將目光投向了海洋,希望在幾十萬(wàn)種不同門類的海洋生物種群中發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)藏的化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎、生物活性特異、在諸如抗凝血、抗腫瘤、降血糖、降血脂、調(diào)節(jié)免疫、抗氧化等方面有重要作用的生物活性物質(zhì),已成為海洋藥物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2 海洋生物活性物質(zhì)的篩選

從海洋生物中發(fā)現(xiàn)的大量活性天然成分,有的可以直接進(jìn)入新藥的研究開發(fā),但有的活性成分存在著活性較低或毒性較大等問題。因此,需要將這些活性成分作為先導(dǎo)化合物進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以期獲得活性更高、毒性更小的新的化學(xué)成分。

篩選是研究和開發(fā)海洋生物活性物質(zhì)的第一步。傳統(tǒng)的篩選方法是利用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或其組織器官對(duì)某種化合物或混合物進(jìn)行逐一的試驗(yàn),速度慢,效率低,費(fèi)用高。近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,活性物質(zhì)篩選逐步趨向系統(tǒng)化、規(guī)模化、規(guī)范化,特別是分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,使得活性物質(zhì)的篩選技術(shù)有了很大的改進(jìn)。目前國(guó)際上發(fā)明了以分子水平的藥物模型為基礎(chǔ)的大規(guī)模篩選技術(shù),即使用生命活動(dòng)中具有重要作用的受體、酶、離子通道、核酸等生物分子作為大規(guī)模篩選中的作用靶點(diǎn),來(lái)進(jìn)行活性物質(zhì)的篩選,這些方法具有簡(jiǎn)便、快速、命中率高、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),有的還可以用機(jī)器人進(jìn)行操作。目前國(guó)內(nèi)對(duì)海洋生物活性物質(zhì)的篩選主要還是使用傳統(tǒng)的方法。

3 海洋生物活性物質(zhì)生源材料的培養(yǎng)

不少海洋天然活性成分含量低,原料采集困難,限制了該化合物進(jìn)行臨床研究和產(chǎn)業(yè)化。尋找經(jīng)濟(jì)的、人工的、對(duì)環(huán)境無(wú)破壞的藥源已成為海洋藥物開發(fā)的緊迫課題。采用化學(xué)合成的方法進(jìn)行化合物的全合成是解決藥源問題的一個(gè)重要手段,已有不少海洋活性天然產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)了全合成,如草苔蟲內(nèi)酯1和海鞘素B均已成功地進(jìn)行了全合成,由于不少成分結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,要進(jìn)行全合成,難度大、成本高,不易形成產(chǎn)業(yè)化。采用人工養(yǎng)殖或模擬天然條件進(jìn)行室內(nèi)繁殖研究,美國(guó)斯坦福大學(xué)已成功進(jìn)行了草苔蟲實(shí)驗(yàn)室繁殖研究。運(yùn)用組織細(xì)胞培養(yǎng)和功能基因科隆表達(dá)也是解決藥源問題的一個(gè)新的發(fā)展方向,許多科學(xué)家正在進(jìn)行這方面的有益的探索和深入研究,這些生物技術(shù)的應(yīng)用必將為生物資源開發(fā)展現(xiàn)廣闊的前景。

4 海洋生物活性物質(zhì)生源材料的發(fā)掘

4.1海洋微生物資源

海洋微生物種類高達(dá)100萬(wàn)種以上,其次生代謝產(chǎn)物的多樣性也是陸生微生物無(wú)法比擬的。但能人工培養(yǎng)的海洋微生物只有幾千種,不到總數(shù)的1%;目前為止,以分離代謝產(chǎn)物為目的而被分離培養(yǎng)的海洋微生物就更少。由于微生物可以經(jīng)發(fā)酵工程大量獲得發(fā)酵產(chǎn)物,藥源得到保障。此外,海洋共生微生物有可能是其宿主中天然活性物質(zhì)的真正產(chǎn)生者,具有重要的研究?jī)r(jià)值。

4.2海洋罕見的生物資源

生長(zhǎng)在深海、極地以及人跡罕至的海島上的海洋動(dòng)植物,含有某些特殊的化學(xué)成分和功能基因。在水深6000米以下的海底,曾發(fā)現(xiàn)具有特殊的生理功能的大型海洋蠕蟲。在水溫90攝氏度的海水中仍有細(xì)菌存活。對(duì)這些生物的研究將成為一個(gè)新的方向。

4.3海洋生物基因資源

海洋生物活性代謝產(chǎn)物是由單個(gè)基因或基因組編碼、調(diào)控和表達(dá)獲得的。獲得這些基因預(yù)示可獲得這些化合物。開展海洋藥用基因資源的研究對(duì)研究開發(fā)新的海洋藥物將有著十分重大的意義。

4.4海洋天然產(chǎn)物資源

海洋天然產(chǎn)物歷經(jīng)數(shù)十年的研究,已經(jīng)積累了相當(dāng)豐富的研究資料,為海洋藥物的開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。

①對(duì)已獲得的上萬(wàn)種海洋天然產(chǎn)物進(jìn)行多靶點(diǎn)和新模型的篩選,發(fā)現(xiàn)新的活性。

②對(duì)已獲得的海洋天然產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾或結(jié)構(gòu)改造。

③采用組合化學(xué)或生物合成技術(shù),衍生更多的新的化合物,從中篩選出新的活性成分。

4.5海洋中藥資源

海洋中藥是我國(guó)中藥寶庫(kù)的重要組成部分,是一種民間長(zhǎng)期用藥經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。歷代本草中經(jīng)現(xiàn)代臨床實(shí)踐證明療效確切的海洋藥物有110多種,是尋找先導(dǎo)化合物和開發(fā)海洋藥物的重要資源。從海洋中藥中開發(fā)新藥具有針對(duì)性強(qiáng)、見效快、周期短等特點(diǎn)。

5結(jié)語(yǔ)

海洋生物資源是一個(gè)十分巨大的有待深入開發(fā)的生物資源,環(huán)境的多樣性決定了生物的多樣性,同時(shí)也決定了化合物的多樣性。發(fā)掘新的海洋生物資源已成為海洋藥物研究的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。開辟新的海洋生物資源,探索新的研究方法和技術(shù),從根本上打破資源限制問題,解決制約海洋藥物產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸迫在眉睫。

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