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,結(jié)合現(xiàn)代化學合成理論與技術(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。

關鍵詞:海洋藥物 生物活性 篩選

中圖分類號:R93文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)03-0112-01

“海洋藥物研究經(jīng)歷近半個世紀的探索和發(fā)展,已經(jīng)獲得了許多寶貴的經(jīng)驗積累和豐富的研究資料,特別是近年來生物技術(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?，F(xiàn)代的化學研究方法與多種生物技術(shù)越來越緊密地結(jié)合,已成為當今海洋藥物研究發(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。

1 海洋生物活性的概念

生物活性成分,是指來自生物體內(nèi)的對生命現(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60年代以來,科學家們將目光投向了海洋,希望在幾十萬種不同門類的海洋生物種群中發(fā)現(xiàn)其中蘊藏的化學結(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),已成為海洋藥物領域的研究熱點。

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化合物進一步進行結(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驗動物或其組織器官對某種化合物或混合物進行逐一的試驗,速度慢,效率低,費用高。近年來,隨著科學技術(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。目前國際上發(fā)明了以分子水平的藥物模型為基礎的大規(guī)模篩選技術(shù),即使用生命活動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,來進行活性物質(zhì)的篩選,這些方法具有簡便、快速、命中率高、費用低等優(yōu)點,有的還可以用機器人進行操作。目前國內(nèi)對海洋生物活性物質(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,限制了該化合物進行臨床研究和產(chǎn)業(yè)化。尋找經(jīng)濟的、人工的、對環(huán)境無破壞的藥源已成為海洋藥物開發(fā)的緊迫課題。采用化學合成的方法進行化合物的全合成是解決藥源問題的一個重要手段,已有不少海洋活性天然產(chǎn)物實現(xiàn)了全合成,如草苔蟲內(nèi)酯1和海鞘素B均已成功地進行了全合成,由于不少成分結(jié)構(gòu)非常復雜,要進行全合成,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行室內(nèi)繁殖研究,美國斯坦福大學已成功進行了草苔蟲實驗室繁殖研究。運用組織細胞培養(yǎng)和功能基因科隆表達也是解決藥源問題的一個新的發(fā)展方向,許多科學家正在進行這方面的有益的探索和深入研究,這些生物技術(shù)的應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100萬種以上,其次生代謝產(chǎn)物的多樣性也是陸生微生物無法比擬的。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,具有重要的研究價值。

4.2海洋罕見的生物資源

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。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菌存活。對這些生物的研究將成為一個新的方向。

4.3海洋生物基因資源

海洋生物活性代謝產(chǎn)物是由單個基因或基因組編碼、調(diào)控和表達獲得的。獲得這些基因預示可獲得這些化合物。開展海洋藥用基因資源的研究對研究開發(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)積累了相當豐富的研究資料,為海洋藥物的開發(fā)提供了科學依據(jù)。

①對已獲得的上萬種海洋天然產(chǎn)物進行多靶點和新模型的篩選,發(fā)現(xiàn)新的活性。

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

③采用組合化學或生物合成技術(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

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

5結(jié)語

海洋生物資源是一個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重要發(fā)展趨勢。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。

參考文獻:

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