劉 亮,岳 奇
(國家海洋技術中心 天津 300112)
我國海洋生物醫藥產業發展及用海管理政策研究*
劉 亮,岳 奇
(國家海洋技術中心 天津 300112)
海洋戰略性新興產業是我國新形勢下經濟增長的重要領域。文章論述了發展海洋戰略性新興產業——海洋生物醫藥產業的意義和必要性,分析了我國發展海洋生物醫藥產業的緊迫性和資源優勢。簡述了我國近幾十年來海洋生物醫藥產業的發展歷程和目前發展現狀,并結合海洋生物醫藥產業的行業用海特點,提出了相應的用海管理政策建議。
戰略性新興產業;海洋生物醫藥;用海管理
我國于2009年中央經濟工作會議明確提出要發展戰略性新興產業的重大決策。同年9月,溫家寶總理連續主持召開三次戰略性新興產業發展座談會,闡述了以新能源、物聯網和傳感網技術、新材料、生命科學、空間與海洋探索等5個領域為重點的產業規劃。
海洋是我國戰略性新興產業的重要領域,是人類生存與發展的新空間。我國管轄海域面積約300萬km2,大陸海岸線18 000km,蘊含著豐富的海洋生物、石油天然氣、固體礦產、可再生能源和濱海旅游等資源。2009年,全國海洋生產總值達到31 964億元,同比增長8.6%,海洋生產總值占國內生產總值的9.53%,占沿海地區生產總值的15.5%[1]。
我國海洋戰略性新興產業主要包括海洋生物醫藥、海水淡化與綜合利用、海洋裝備制造、海洋可再生能源等領域。我國海洋生物資源豐富,為發展海洋生物制藥產業提供了充足的原料來源。在國家《促進生物產業加快發展的若干意見政策》的鼓勵下,海洋生物醫藥業繼續保持增長勢態。全年實現增加值59億元,同比增長12.6%[1]。
當今世界人類面臨著人口劇增、資源匱乏、環境惡化三大問題的嚴峻挑戰。隨著陸地資源的日益減少,開發海洋、向海洋索取資源變得日益迫切,因此開發海洋藥物已迫在眉睫。海洋中具有特殊活性的海洋生物,大部分甚至全部來自低等海洋生物藻類和細菌。其中一些食用價值低的生物類群,其藥用價值往往更高。若將它們用于藥業生產,可謂取之不盡,用之不竭。
人們對海洋生物活性物質的興趣,自始至終是集中在利用其來開發新藥。當前癌癥、心腦血管疾病、艾滋病、各種免疫性疾病、流行性疾病對人類的生存構成很大威脅,現存的陸生天然藥物及化學合成藥物的抗癌、抗病毒、抗真菌及免疫調節作用的效果不理想,且副作用很多,甚至導致死亡,必須開辟新藥途徑。因此,人們把注意力又重新集中到天然產物上來,海洋生物這一龐大家族,為篩選和尋找天然藥物提供了豐富的資源。海洋作為一個特殊的生態系統,培育的海洋生物體體內含有與陸地生物無法比擬的特殊的化學結構、高活性化合物及基因資源,為新型藥物的研發提供了大量模式結構和藥物前體[2-4]。目前,各國學者在研究海洋生物的天然產物中,發現了許多抗心血管疾病、消炎鎮痛、抗癌、抗艾滋病等藥物。另外,人們利用部分海洋生物及其衍生物還生產出人工皮膚和創傷愈合藥等產品。
正是由于上述原因,目前海洋生物活性物質的研究與開發,成了一個非常熱門的領域。在我國,從中央一些部委到沿海各省、市、自治區,都把海洋藥物或海洋生物活性物質的研究作為“十二五”規劃的重要研究內容,很多科研機構和大專院校也紛紛著手開展這方面的研究和開發合作,不少大的企業也把眼光投向了這一領域。世界上的一些發達國家更是投入了大量的人力物力進行這方面的研究開發,隨著工作的深入,海洋將會向人類提供越來越多的藥品、保健品和食品。
我國現代海洋藥物的研究經過40年的努力,有了長足的發展,特別是近20年來,研究的深度和廣度明顯提高,許多方面都取得了積極的成果。在資源調查方面做了大量工作,積累了許多資料。20世紀60—70年代,我國海洋生物學家編寫了《中國經濟海藻志》,在書中收載了很多藥用種類,并對古代本草所載海洋藥物進行了考證研究,整理了本草藥物名稱的現代基原,為正確使用傳統藥物提供了參考;其后又陸續出版了一些全國性或不同海區的海洋藥物專著,如《中國藥用海洋生物》《南海海洋藥用生物》等;并撰寫了黃海、渤海、東海等海域海洋藥用資源的調查報告。
70年代后期,我國海洋藥物研究出現了高潮,海洋藥物成為國內海洋綜合考察及天然藥物開發的熱點。1979年7月我國首次海洋藥物座談會的召開,標志著我國現代海洋藥物研究開發全面展開。為了促進海洋藥物研究的廣泛交流,中國海洋學會創辦了世界上唯一報道海洋藥物信息的專業性雜志《中國海洋藥物》,引起國際上高度重視和濃厚興趣。《中國海洋藥物》自創刊以來,發表了大量海洋藥物研究成果和論文。
近20年來,海洋藥物研究一個突出的特點是致力于新藥和新產品的開發。至1989年,我國研制開發了許多海洋新藥,已投入生產的就有10多個品種,并取得了很好的經濟效益和社會效益。海洋生物中海帶資源十分豐富,開發潛力很大:用其固著器(根)生產出的降壓藥物血海靈,臨床應用效果很好;用海帶中所含甘露醇和煙酸制成的甘露醇煙酸片,具有降血脂和澄清血液作用;降醣素和PS也是以海帶為原料生產的。利用藥用海藻類開發的產品還有褐藻淀粉酯鈉、藻酸丙二酯、藻酸雙酯鈉(PSS)、褐藻膠、瓊膠、瓊膠素、卡拉膠等。在海洋藥用動物中,用合浦珍珠貝生殖巢制成了珍珠精母注射液,治療病毒性肝炎總有效率達75%,且無任何毒副反應。海星類藥用資源較多、分布亦廣,開發出的海星膠代血漿具有良好的膠體滲透壓,能有效地擴充血容量,增加機體營養,促進機體組織恢復。用太平洋側花海葵生產的海葵膏,可用于治療痔瘡,以魚油生產的多烯康膠丸具有降血脂、抑制血小板聚集及延緩血栓形成等作用。有些海洋藥用資源的開發已形成系列產品,如珍珠系列有珍珠片、珍珠膠囊、珍珠膜劑、合珠片等;貽貝也開發出系列產品。海洋藥物研制是世界各國新藥研究的熱點之一,海洋藥物資源的開發利用已經取得令人矚目的進展。日本、美國等國家在海洋活性物質的提取、分離、化學結構修飾等基礎研究方面做了大量工作,已發現化合物3 000多種,在獲取抗菌素、抗病毒、抗癌、抗心血管藥物方面收到了明顯成效。目前,國外使用的海洋藥物已達10多種,如阿糖腺苷、海人草酸、頭孢菌素、鱟試劑、巴丹、瓊膠、褐藻酸鹽和角叉膠等。
海洋藥物的研究在近10年有了突出的進展,中山大學在從南海的海綿、海藻、珊瑚等生物中獲得100多種新化合物的基礎上,又發現有顯著生理活性的三丙酮胺、喹啉酮系列物、內酯二萜系列物、環肽類、神經酰胺等新化合物。這些化合物在治療心血管系統疾病、抗腫瘤、調節人體機能等多方面表現出較強的生理活性。海洋藥物的藥理、藥效、毒理研究也取得了可喜的成績。迄今我國已鑒定海洋天然產物約2 000種,新化合物200多種,申請發明專利60余項。已有10種海洋藥物獲國家批準上市,包括多烯康、角鯊烯、河豚毒素、藻酸雙酯鈉、肝糖酯、鹽酸甘露醇。另外,我國科學家發現了一批新型抗腫瘤、抗艾滋病、抗心腦血管疾病、抗神經退行性病,以及抗動脈粥樣硬化的海洋藥物。
近10多年來,國家出臺了一系列鼓勵海洋生物醫藥產業發展的規劃和政策,投入了大量的研發經費,研究基地和平臺建設取得了跨越式發展,研究隊伍已逐步走向規范化和集團化,形成了以青島、廈門、上海、廣州為中心的4個優勢區域,2009年9月,我國海洋藥物領域的首部大型志書《中華海洋本草》正式出版,共收錄海洋藥物613味,涉及藥物生物以及具有潛在藥用開發價值的物種1 479種,另有礦物15種,并詳細記載了物種的化學成分和藥用毒理作用。沿海甚至內陸地區紛紛建立相關研究機構,中國海洋大學、國家海洋局第三海洋研究所、國家海洋局第一海洋研究所和中國科學院南海海洋研究所等科研院所把海洋生物醫藥研究開發列入重點研究領域。從研究范圍看,我國海洋生物技術研究已經從沿海、淺海延伸到深海和極地,海洋生物資源的研究范圍不斷擴大。從研究成果水平看,我國已經開發出生物毒素、葡萄糖氨硫酸鹽、海藻多糖等海洋藥物和功能食品等一系列市場前景顯著的技術成果。2008年,我國海洋生物醫藥產業全年實現增加值58億元,比上年增長了28.3%。2009年,我國海洋生物醫藥產業增加值較去年同期增長0.4%,共實現增加值59億元,從事海洋生物醫藥產業的人員占我國海洋總體就業人員的0.1%,約為1.0萬人,海洋產業單位崗位增加值64.78萬元/人[5],為所有海洋產業崗位增加值貢獻率最高產業,而且呈現出快速增長的勢頭。
從國內幾家從事海洋生物醫藥研究的科研院所了解到,所涉及的海洋生物醫藥產業幾乎都以養殖、捕撈作為產品原料來源,而且原料多數為常見、成本低廉的海洋生物及衍生物。例如,中科院海洋所以蝦、蟹殼為原料提取殼聚糖,制成海洋生物保健品,主要用來提高機體免疫力;提取水母毒素用以研究水母蜇傷;從海帶、紅藻、綠藻、褐藻中提取藻類多糖用來治療慢性腎衰;從卡拉膠藻中提取卡拉膠,主要功效是抗腫瘤。而單獨申請某一片海域作為原料供給的案例很少,從調研情況來看,只了解到中科院南海海洋研究所為提取海馬體內生物活性物質和養殖螺旋藻而申請海域。
由于海洋生物醫藥產業的原料來源幾乎都取自海水養殖和捕撈,備擇性相對較大,對用海要求也就相對較低。從某種意義上說,能夠進行海水養殖和捕撈的海域也就都能夠滿足相關海洋生物醫藥的原料供給。海洋環境因素對海洋生物醫藥產業影響主要是水體中重金屬的含量對生物資源的影響。海洋水體中重金屬含量超標,會影響海洋生物個體生長,從而影響到體內生物活性物質的生成。例如,卡拉膠藻的生長會受重金屬影響,但可以在富含氮和磷的水環境中生長,和魚類、貝類混養會吸收水體中的氮、磷元素,防止水體富營養化,而且釋放能夠殺死致病弧菌的物質。但通過一定的化學方法可以將重金屬從活性物質中分離,從而得到含量較純的活性物質。
海洋生物醫藥產業用海應參考海水養殖、捕撈用海的管理政策,保證該海域的海洋環境質量,要禁止圍填海等嚴重影響海洋生態環境的開發活動,濱海城鎮的生活污水、垃圾處理和工業廢水處理設施建設,污水排放口位置要嚴格論證,保持海洋生物物種豐富,生態結構穩定。
此外,也要加強養殖用海自身廢水排放的監督、控制和管理。某些海洋生物活性物質在提取、合成和制備過程中會對附近海域環境造成一定程度的影響。例如,從蝦、蟹殼中提取甲殼素,其生產過程中會產生污染物排入海洋。針對此類情況,應該要求這種生產過程嚴格執行相應的污水排放標準,達標排放,做到對海域環境影響最小。在開發和利用海洋生物資源時,要充分考慮海洋環境的承載能力,堅持海洋生物資源可持續利用的理念。海洋生物活性物質大多含量甚微,如果大規模提取、純化進行商品化生產,有可能破壞海洋生物資源的生態平衡,以至于對環境造成不可逆的惡性影響。
生長在深海、極地以及人跡罕至的海島上的海洋動植物,含有某些特殊的化學成分和功能基因。開展海洋藥用基因資源的研究對研究開發新的海洋藥物將有著十分重大的意義。
某些海洋生物活性物質的提取和研發要應用一些特定海洋生物的基因資源和特殊活性物質,而這些海洋生物只生存在某一特定環境下的海域,這些海域往往是海洋自然保護區或特殊海洋環境類型的海域。對于這種用海,除了應考慮保證周邊海域海洋環境質量,還應該考慮與省級海洋功能區劃的結合,將該海域設定為海洋保護區或保留區,海洋保護區需嚴格執行保護區的相關管理規定,嚴格執行Ⅰ類海水水質標準。
有計劃地對重要經濟魚蝦越冬、產卵場投放人工魚礁,嚴格控制陸源污染物超標向近海水域排放,對重要魚蝦產卵場的水質要嚴格檢測,保護魚蝦類的正常繁殖生長,保護該海域的特殊基因種質資源。
人們在開發利用海洋資源時,必須全面規劃、合理布局,為海洋資源的再生,為人類社會和經濟的持續發展預留一些空間,使之永遠為人類所利用。對于海洋生物資源來說更是如此。包括有計劃地節約資源,保護和改善海洋生物資源以及維持現有的海洋環境質量。對于海洋生物資源來說,其利用應限制在一定的范圍之內,以保障海洋生物資源的再生功能不至受到損害,使之可以世代為人類永續利用。為保證我國海洋藥用生物資源的可持續利用,應該增強海洋環境保護意識,堅持開發和保護并重的方針,科學合理的規劃用海,完善用海布局,認真貫徹可持續發展戰略,切實保護海洋環境和資源,維持海洋生態平衡。
海域開發應總體規劃,合理布局。應根據海域自然條件和資源分布的實際情況,結合社會經濟發展,科學合理地開發利用海域。對于海洋保護區、生態環境良好的區域要禁止或嚴格限制填海項目,積極利用獨特的海洋生態資源發展海洋生物醫藥產業,通過開發促進保護。
[1] 中國海洋年鑒編纂委員會.中國海洋年鑒[M].北京:海洋出版社,2010:58-59.
[2] IRELAND C M.Biomedical potential of marine natural products[J].Marine Biotechnology,1993(1).
[3] WALLACE K W.Drugs from the sea:harvesting the results of aeon chemical evolution[J].Mol Med Today,1997,3(7):291.
[4] PAWLIK J R.Marine invertebrate chemical defenses[J].Chem Rev,1993(93):1911.
[5] 中國海洋統計年鑒編委會.中國海洋統計年鑒[M].北京:海洋出版社,2011:112.
國家海洋局海域使用動態監視監測管理業務化運行項目.