付　彪

摘要:海洋生物天然活性成分的利用是研究开发海洋药物的基础和源泉开辟新的海洋生物资源。鉴于海洋生物活性成分所具有的特点,结合现代化学合成理论与技术以及现代生物技术,寻找新的活性成分来源探索新的研究方法和技术,从根本上打破资源限制问题,解决制约海洋药物产业化发展的瓶颈。

关键词:海洋药物 生物活性 筛选

中图分类号:R93文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0112-01

“海洋药物研究经历近半个世纪的探索和发展,已经获得了许多宝贵的经验积累和丰富的研究资料,特别是近年来生物技术的迅猛发展,为海洋药物开发提供了新的研究方法、研究思路和发展方向。现代的化学研究方法与多种生物技术越来越紧密地结合,已成为当今海洋药物研究发展的主流,并且是今后数十年海洋药物研究的主要趋势。

1 海洋生物活性的概念

生物活性成分,是指来自生物体内的对生命现象具有影响的微量或少量物质。海洋生物活性成分,则是指海洋生物体内所含有的对生命现象具有影响的微量或少量物质、主要包括海洋药用物质、生物信息物质、海洋生物毒素产生物功能材料等海洋生物体内的天然产物。

由于海洋环境的特殊性及海洋生物的多样性,自20世纪60年代以来,科学家们将目光投向了海洋,希望在几十万种不同门类的海洋生物种群中发现其中蕴藏的化学结构新颖、生物活性特异、在诸如抗凝血、抗肿瘤、降血糖、降血脂、调节免疫、抗氧化等方面有重要作用的生物活性物质,已成为海洋药物领域的研究热点。

2 海洋生物活性物质的筛选

从海洋生物中发现的大量活性天然成分,有的可以直接进入新药的研究开发,但有的活性成分存在着活性较低或毒性较大等问题。因此,需要将这些活性成分作为先导化合物进一步进行结构优化,以期获得活性更高、毒性更小的新的化学成分。

筛选是研究和开发海洋生物活性物质的第一步。传统的筛选方法是利用实验动物或其组织器官对某种化合物或混合物进行逐一的试验,速度慢,效率低,费用高。近年来,随着科学技术的发展,活性物质筛选逐步趋向系统化、规模化、规范化,特别是分子生物学技术的发展,使得活性物质的筛选技术有了很大的改进。目前国际上发明了以分子水平的药物模型为基础的大规模筛选技术,即使用生命活动中具有重要作用的受体、酶、离子通道、核酸等生物分子作为大规模筛选中的作用靶点,来进行活性物质的筛选,这些方法具有简便、快速、命中率高、费用低等优点,有的还可以用机器人进行操作。目前国内对海洋生物活性物质的筛选主要还是使用传统的方法。

3 海洋生物活性物质生源材料的培养

不少海洋天然活性成分含量低,原料采集困难,限制了该化合物进行临床研究和产业化。寻找经济的、人工的、对环境无破坏的药源已成为海洋药物开发的紧迫课题。采用化学合成的方法进行化合物的全合成是解决药源问题的一个重要手段,已有不少海洋活性天然产物实现了全合成,如草苔虫内酯1和海鞘素B均已成功地进行了全合成,由于不少成分结构非常复杂,要进行全合成,难度大、成本高,不易形成产业化。采用人工养殖或模拟天然条件进行室内繁殖研究,美国斯坦福大学已成功进行了草苔虫实验室繁殖研究。运用组织细胞培养和功能基因科隆表达也是解决药源问题的一个新的发展方向,许多科学家正在进行这方面的有益的探索和深入研究,这些生物技术的应用必将为生物资源开发展现广阔的前景。

4 海洋生物活性物质生源材料的发掘

4.1海洋微生物资源

海洋微生物种类高达100万种以上,其次生代谢产物的多样性也是陆生微生物无法比拟的。但能人工培养的海洋微生物只有几千种,不到总数的1%;目前为止,以分离代谢产物为目的而被分离培养的海洋微生物就更少。由于微生物可以经发酵工程大量获得发酵产物,药源得到保障。此外,海洋共生微生物有可能是其宿主中天然活性物质的真正产生者,具有重要的研究价值。

4.2海洋罕见的生物资源

生长在深海、极地以及人迹罕至的海岛上的海洋动植物,含有某些特殊的化学成分和功能基因。在水深6000米以下的海底,曾发现具有特殊的生理功能的大型海洋蠕虫。在水温90摄氏度的海水中仍有细菌存活。对这些生物的研究将成为一个新的方向。

4.3海洋生物基因资源

海洋生物活性代谢产物是由单个基因或基因组编码、调控和表达获得的。获得这些基因预示可获得这些化合物。开展海洋药用基因资源的研究对研究开发新的海洋药物将有着十分重大的意义。

4.4海洋天然产物资源

海洋天然产物历经数十年的研究,已经积累了相当丰富的研究资料,为海洋药物的开发提供了科学依据。

①对已获得的上万种海洋天然产物进行多靶点和新模型的筛选,发现新的活性。

②对已获得的海洋天然产物进行结构修饰或结构改造。

③采用组合化学或生物合成技术,衍生更多的新的化合物,从中筛选出新的活性成分。

4.5海洋中药资源

海洋中药是我国中药宝库的重要组成部分,是一种民间长期用药经验的总结。历代本草中经现代临床实践证明疗效确切的海洋药物有110多种,是寻找先导化合物和开发海洋药物的重要资源。从海洋中药中开发新药具有针对性强、见效快、周期短等特点。

5结语

海洋生物资源是一个十分巨大的有待深入开发的生物资源,环境的多样性决定了生物的多样性,同时也决定了化合物的多样性。发掘新的海洋生物资源已成为海洋药物研究的一个重要发展趋势。开辟新的海洋生物资源,探索新的研究方法和技术,从根本上打破资源限制问题,解决制约海洋药物产业化发展的瓶颈迫在眉睫。

参考文献:

[1] 林永成.海洋生物活性化合物手册[M].化学工业出版社,2006,(7).

[2] 易杨华.海洋药物导论[M].上海科学技术出版,2004,(9).

[3] 易杨华,焦炳华.现代海洋药物学[M].科学出版社.

[4] 刘承初.海洋生物资源综合利用[M].化学工业出版社,2006,(8).