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2015年07月14日09:44    來(lái)源：《中國科學(xué)報》    

原標題：藥物“富礦”遇采集難題

　　圖為河豚 圖片來(lái)源：百度圖片 

　　由于許多有顯著(zhù)活性的海洋化合物因自然資源有限而無(wú)法大量獲得，藥源采集難成為制約海洋生物醫藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的主要障礙。基因組學(xué)、合成生物學(xué)等現代生物技術(shù)的應用，有望破解上述難題。

　　■本報記者 李惠鈺 

　　海洋雖然是找藥的“富礦”，但資源開(kāi)發(fā)卻像大海撈針一樣困難。有數據顯示，海洋生物量占地球總生物量的87%，生物種類(lèi)達20多萬(wàn)種，但在目前已分離鑒定的海洋天然產(chǎn)物中，被開(kāi)發(fā)成藥物或進(jìn)入臨床研究的卻僅占約1%。

　　由于許多有顯著(zhù)活性的海洋化合物因自然資源有限而無(wú)法大量獲得，藥源采集難成為制約海洋生物醫藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的主要障礙。在接受《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)時(shí)，多位專(zhuān)家認為，基因組學(xué)、合成生物學(xué)等現代生物技術(shù)的應用，有望破解上述難題。

　　藥源采集遇阻 

　　河豚肝臟中的提取物可用作抗癌藥物；從太平洋鯡魚(yú)的精巢中提取脫氧核苷酸，對白血球增生有明顯作用；從帶魚(yú)鱗中提取鳥(niǎo)嘌呤，可用作治療白血病新藥的原料……隨著(zhù)陸生藥源的日漸減少，“向海洋要藥”成為創(chuàng )新藥物研發(fā)的重要方向。

　　海洋具有高鹽、高壓、缺氧、低溫等異于陸地的獨特的生態(tài)環(huán)境，這也使得很多海洋生物形成與陸地生物不同的代謝途徑，并產(chǎn)生結構獨特但藥理、毒理作用顯著(zhù)的活性成分，而且大多數成分都是前所未見(jiàn)的。

　　到目前為止，各國研究人員已經(jīng)從海洋動(dòng)植物以及微生物中發(fā)現了近2萬(wàn)種天然產(chǎn)物，它們分別在抗腫瘤、抗病毒、抗炎等領(lǐng)域中顯示出良好的開(kāi)發(fā)前景。

　　“理論上陸生資源有的，海洋資源都有。陸生資源沒(méi)有的，海洋資源還有。而且，豐富的海洋資源不容易像陸地資源一樣局地枯竭。”中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員馬小軍稱(chēng)，海洋資源目前還很少被開(kāi)采，因此具有很大挖掘潛力。

　　不過(guò)，與美、日、英等發(fā)達國家相比，我國雖然擁有較長(cháng)的海岸線(xiàn)和大面積領(lǐng)海，但在海洋藥物的開(kāi)發(fā)上卻一直處于落后地位，海洋藥物開(kāi)發(fā)明顯滯后于陸生天然產(chǎn)物。

　　“首當其沖的是藥源采集難題。”中國工程院院士陳冀勝對記者指出，一些具有高活性化合物的海洋生物，資源量往往非常稀少，由于海洋生態(tài)環(huán)境的特殊性，人工養殖也不太可行。另外，由于海洋生物的高活性成分結構十分復雜，因此，培養條件也會(huì )非常苛刻，藥源很難大規模獲得。

　　中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員張長(cháng)生也表示，海洋藥用資源的采集難度遠高于陸生資源，采樣后的保鮮、保存、運輸等都需要整體考慮。“出于生態(tài)環(huán)境保護的考慮，樣品采集量還不宜過(guò)大，不能破壞采樣點(diǎn)的生態(tài)平衡。”張長(cháng)生說(shuō)。

　　不僅如此，由于我國對海洋藥用生物資源缺乏系統評估，所以目前可利用的資源種類(lèi)十分有限，極端海洋生物資源幾乎沒(méi)有得到利用。而捕撈過(guò)度也使得近海海域生物鏈遭破壞，造成許多重要海洋藥用生物資源瀕臨枯竭。

　　“為此，海洋藥源的采集被迫向深海海域探索，采集難度也隨之進(jìn)一步加大。”陳冀勝說(shuō)。馬小軍也表示，由于我國在海洋藥用資源開(kāi)發(fā)方面的研發(fā)歷史短、人員少、投入少，學(xué)科與技術(shù)集成較弱等主觀(guān)因素的制約，海洋藥用資源利用難度較大。

　　生物技術(shù)破解難題 

　　長(cháng)期以來(lái)，我國的藥物研究和開(kāi)發(fā)都以跟蹤和仿制為主，海洋藥物也不例外。如何從海洋生物中尋找到高效低毒的活性天然產(chǎn)物并工程化利用，成為我國藥物研發(fā)實(shí)現從仿制到創(chuàng )新的關(guān)鍵一環(huán)。

　　據介紹，我國現有的海洋藥物大多屬于天然藥物范疇，即直接從海洋生物中提取的有效成分，比如多糖就是從魚(yú)蝦貝類(lèi)中直接獲得，這些藥物的作用往往比較寬泛。而一些具有特殊療效的高活性的藥物，則需要將海洋生物活性成分經(jīng)過(guò)化學(xué)或生物技術(shù)轉化獲得。

　　如今，合成生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，讓陳冀勝對海洋藥物研發(fā)的未來(lái)充滿(mǎn)信心。在他看來(lái)，合成生物學(xué)將成為海洋藥物開(kāi)發(fā)的出路。“通過(guò)生物合成的途徑可將海洋活性物質(zhì)工程化提取，當然這一方法的研究需要有一段過(guò)程，不會(huì )太快，但是很有希望。”

　　張長(cháng)生也表示，隨著(zhù)DNA測序技術(shù)的發(fā)展，基因組挖掘、合成生物學(xué)等相關(guān)技術(shù)，將促進(jìn)新的藥源物質(zhì)的發(fā)現和對已有先導化合物的改造。

　　在他看來(lái)，合成生物學(xué)技術(shù)在海洋微生物藥物的研發(fā)中具有很高的潛力。“海洋微生物作為藥源具有獨特優(yōu)勢，如需要的樣品量少，屬環(huán)境友好型采集；海洋微生物可在實(shí)驗室大量發(fā)酵培養，屬可再生資源，且易于合成生物學(xué)等技術(shù)改造，使之定向生產(chǎn)所需產(chǎn)品。”張長(cháng)生說(shuō)。

　　中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)教授鄧子新認為，由于海洋微生物大多具有生長(cháng)周期短、代謝易于調控、菌種較易選育等特點(diǎn)，因此可通過(guò)大規模發(fā)酵方式實(shí)現活性物質(zhì)的大量生產(chǎn)，從根本上解決藥源問(wèn)題。

　　與此同時(shí)，大量研究還證明，海洋天然活性成分的產(chǎn)生和蓄積并不是孤立事件，它們在很大程度上是受環(huán)境因素的影響。為此，中國藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授吳梧桐建議，為提高藥物發(fā)現和研制的效率，有必要整合海洋生物的基因、蛋白質(zhì)、代謝產(chǎn)物以及環(huán)境因子的相關(guān)研究數據，為發(fā)現新化合物及研究化合物新活性提供理論指導。

　　也有不少專(zhuān)家表示，開(kāi)展海洋微生物藥物產(chǎn)生菌的功能基因組學(xué)研究，尋找并突破其海洋特異性生長(cháng)相關(guān)的決定基因及機制，將其“馴化”為易于遺傳操作、發(fā)酵性能良好的微生物藥物工業(yè)產(chǎn)生菌，也將是今后海洋藥物研究的重點(diǎn)。

　　需加大研發(fā)投入力度 

　　雖然海洋藥源采集頻頻遇阻，但經(jīng)過(guò)多年探索，我國海洋生物醫藥研發(fā)仍然取得了豐碩的成果。

　　中國工程院發(fā)布的《海洋產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展研究報告》顯示，目前我國自主研發(fā)的海洋藥物有藻酸雙酯鈉、甘糖酯、多烯康、煙酸甘露醇等，另有河豚毒素、腎海康等多種海洋藥物進(jìn)入臨床前或臨床階段，仿制或二級衍生的海洋藥物30多種。正在開(kāi)發(fā)的海洋藥物以及發(fā)現的活性物質(zhì)在治療癌癥、心腦血管疾病等方面表現出巨大的潛力。

　　可預計的是，隨著(zhù)海洋生物醫藥技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)10～20年海洋生物產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)快速發(fā)展的“黃金時(shí)代”。

　　不過(guò)，目前我國海洋生物資源開(kāi)發(fā)仍然缺少頂層設計。第二軍醫大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系主任焦炳華就曾在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示擔憂(yōu)：“體制層面上國家資助力度小，企業(yè)參與度低。”

　　據了解，從“九五”到“十二五”期間，國家對海洋生物資源的開(kāi)發(fā)利用投入不到10億元；而僅在美國，每年用于海洋藥物開(kāi)發(fā)研究的經(jīng)費就達5000余萬(wàn)美元；近年來(lái)美國國立衛生研究院的海洋藥物研究資金已增加到全部研究資金的11%以上，基本與合成藥和植物藥持平。

　　對此，馬小軍建議，國家應該加大對海洋藥物開(kāi)發(fā)方面的研發(fā)投入，國際通行的企業(yè)資助研發(fā)抵稅政策也應該在國內相關(guān)的海洋企業(yè)率先試點(diǎn)。通過(guò)加強學(xué)科與技術(shù)集成，推動(dòng)我國海洋創(chuàng )新藥物研發(fā)的進(jìn)程。

原文鏈接：http://scitech.people.com.cn/n/2015/0714/c1007-27301312.html