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让海洋成为人类未来药房

 

“蛟龙号”近日连续的破纪录下潜,让世人将目光转向了浩瀚的大洋和绚烂的海底世界,这其中也包括一些生物学家和药物学家。日前,以“海洋微生物来源的创新药物前沿研究”为主题的第396次香山科学会议上,专家们从海洋来源微生物药物的国际研究进展、海洋来源微生物药物及大规模筛选技术以及微生物天然产物的生物合成及合成生物学研究前景等多方面,进行了广泛的学术交流和深入讨论。试图从海洋微生物中为人类寻找治病的良药,让海洋成为我们未来的大药房。
 
与会专家认为,随着社会的发展、人们生活习惯的变化、环境污染的加剧和人类寿命的延长,心血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病、老年性痴呆症、帕金森氏综合征、乙型肝炎等疾病日益严重地威胁着人类健康;新的耐药菌株不断出现,同时,也出现了多种新的疾病,如艾滋病、玛尔堡病毒病、川崎病、克麦罗氏脑炎等等,所有这些疾病都迫切需要寻找新的、特效的药物来预防和治疗。陆生药源日渐减少,而海洋中生活着大量的种类繁多的生物,蕴藏着大量的生物活性物质,因此,向海洋要药应成为今后我国医药和生物领域研究的重要方向。
 
据介绍,地球上超过70%的面积为海洋所覆盖,其中大多数都属于深海区域,生长在海洋这一特殊环境中的海洋生物,在其生长和代谢过程中,产生并积累了大量具有特殊化学结构并具有特殊生理活性和功能的物质,是开发新型海洋药物和功能食品的重要资源。
 
本次会议执行主席、中科院微生物所张立新研究员认为,海洋环境的多样性和特殊性共同造就了海洋生物种类的多样性和特殊性,海洋微生物种类多达100万种以上,而目前所研究和鉴定过的海洋微生物还占不到总量的5%,已发现的活性物质只占总数的1%。经过大量研究得出,从海洋微生物中发现的生物活性物质包括胺及酰胺类、吲哚生物碱类、乙酰配基类、环肽类及聚丙酸酯类,其生物活性包括抗菌、抗肿瘤、抗微生物、抗病毒、酶及酶的抑制活性等。因此,海洋微生物作为活性物质的新来源,具有重要的研究潜力。
 
另外,由于当代天然有机化学的迅猛发展,在分离技术和结构分析技术特别是光谱技术方面的长足进步,促进天然产物的研究取得了迅猛发展。例如,1945年从海洋污泥中分离到顶头孢霉菌,从中发现了头孢菌素,以后发展成系列的头孢类抗菌素,这一研究成果可认为是海洋药物开发最早的成功实例。上世纪60年代发现了河豚毒素并确定了其化学结构,相继完成了河豚毒素的人工合成。因此,从海洋微生物中获取含量很低、结构复杂的化合物具备了技术上的可行性。
 
各国学者已相继开展海洋微生物抗肿瘤、抗病毒、抗真菌、防治心脑血管病、抗艾滋病等活性成分的研究。在过去的几十年间,大量海洋来源天然产物被发现,其中不仅包括了陆生生物中已存在的各种化学结构类型,而且还存在很多特殊的新颖化学结构类型,进一步证明了从海洋获得新天然产物的可能性。
 
上海交通大学的邓子新教授认为,由于海洋微生物大多具有生长周期短、代谢易于调控、菌种较易选育等特点,因此可通过大规模发酵方式实现活性物质的大量生产,从根本上解决药源问题。而且有证据表明曾被认为是海绵等海洋大生物产生的活性化合物,如海豚毒素、海葵毒素、麻壳鱼毒素等,实际上是由这些大生物的某些(种)共生微生物产生的。因此,从理论上讲,借助共生菌的大规模发酵,可以实现其宿主活性物质工业化生产。
 
据了解,目前国际上这一领域研究正方兴未艾,许多国家都加大了这方面的研究力度。日本2004年成立了海洋科技研究中心,英国也于2010年成立了国家海洋中心,重点进行深海资源的开发。同时,欧洲科学基金会海洋委员会也提出了海洋生物技术发展的下一个十年规划,该计划目的是为来自19个国家的30个成员组织建立全欧洲范围内的平台,促进海洋研究,并确立国际领先优势。2012年,欧盟将分别提供2400万和900万欧元的研究经费,资助可用于工业产品生产的海洋生物发现研究和提高海洋微生物培养效率的研究。
 
国内目前资源研究的力量比较分散,需要在长期性项目框架内进行系统化整合,为下游奠定基础。目前对海洋微生物来源的药物研发已经成为国际必争之地,急需国家设立大项目指南,系统组织和凝练队伍。建立针对海洋微生物的突破性分离培养方法,深入挖掘基因组、利用合成生物学技术优化元件、底盘,创造新微生物及其代谢产物等是今后研究的重点;而且目前主要研究对象为海洋来源放线菌,还应加大海洋生物资源的研究力度。
 
与会专家一致呼吁,在国内建立海洋微生物及其天然产物的研究平台或联盟,引入“分享机制”,建立开放共享的化合物库,并建立平台或联盟的网页,随时更新成果,并签署知识产权共享协议,实现成果共享,促进领域共同进步;与企业建立良好的产学研合作关系,促进海洋微生物来源药物向产业化方向快速发展。
 

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摘要
日前,以“海洋微生物来源的创新药物前沿研究”为主题的第396次香山科学会议上,专家们从海洋来源微生物药物的国际研究进展、海洋来源微生物药物及大规模筛选技术以及微生物天然产物的生物合成及合成生物学研究前景等多方面,进行了广泛的学术交流和深入讨论。
关键字
海洋药物
 
 
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