药物“富矿”遇采集难题

作者：杨超月

药物“富矿”遇采集难题

图为河豚

由于许多有显著活性的海洋化合物因自然资源有限而无法大量获得，药源采集难成为制约海洋生物医药产业开发的主要障碍。基因组学、合成生物学等现代生物技术的应用，有望破解上述难题。

海洋虽然是找药的“富矿”，但资源开发却像大海捞针一样困难。有数据显示，海洋生物量占地球总生物量的87%，生物种类达20多万种，但在目前已分离鉴定的海洋天然产物中，被开发成药物或进入临床研究的却仅占约1%。

由于许多有显著活性的海洋化合物因自然资源有限而无法大量获得，药源采集难成为制约海洋生物医药产业开发的主要障碍。在接受《中国科学报》记者采访时，多位专家认为，基因组学、合成生物学等现代生物技术的应用，有望破解上述难题。

药源采集遇阻

河豚肝脏中的提取物可用作抗癌药物；从太平洋鲱鱼的精巢中提取脱氧核苷酸，对白血球增生有明显作用；从带鱼鳞中提取鸟嘌呤，可用作治疗白血病新药的原料……随着陆生药源的日渐减少，“向海洋要药”成为创新药物研发的重要方向。

海洋具有高盐、高压、缺氧、低温等异于陆地的独特的生态环境，这也使得很多海洋生物形成与陆地生物不同的代谢途径，并产生结构独特但药理、毒理作用显著的活性成分，而且大多数成分都是前所未见的。

到目前为止，各国研究人员已经从海洋动植物以及微生物中发现了近2万种天然产物，它们分别在抗肿瘤、抗病毒、抗炎等领域中显示出良好的开发前景。

“理论上陆生资源有的，海洋资源都有。陆生资源没有的，海洋资源还有。而且，丰富的海洋资源不容易像陆地资源一样局地枯竭。”中国科学院大连化学物理研究所研究员马小军称，海洋资源目前还很少被开采，因此具有很大挖掘潜力。

不过，与美、日、英等发达国家相比，我国虽然拥有较长的海岸线和大面积领海，但在海洋药物的开发上却一直处于落后地位，海洋药物开发明显滞后于陆生天然产物。

“首当其冲的是药源采集难题。”中国工程院院士陈冀胜对记者指出，一些具有高活性化合物的海洋生物，资源量往往非常稀少，由于海洋生态环境的特殊性，人工养殖也不太可行。另外，由于海洋生物的高活性成分结构十分复杂，因此，培养条件也会非常苛刻，药源很难大规模获得。

中国科学院南海海洋研究所研究员张长生也表示，海洋药用资源的采集难度远高于陆生资源，采样后的保鲜、保存、运输等都需要整体考虑。“出于生态环境保护的考虑，样品采集量还不宜过大，不能破坏采样点的生态平衡。”张长生说。

不仅如此，由于我国对海洋药用生物资源缺乏系统评估，所以目前可利用的资源种类十分有限，极端海洋生物资源几乎没有得到利用。而捕捞过度也使得近海海域生物链遭破坏，造成许多重要海洋药用生物资源濒临枯竭。

“为此，海洋药源的采集被迫向深海海域探索，采集难度也随之进一步加大。”陈冀胜说。马小军也表示，由于我国在海洋药用资源开发方面的研发历史短、人员少、投入少，学科与技术集成较弱等主观因素的制约，海洋药用资源利用难度较大。

生物技术破解难题

长期以来，我国的药物研究和开发都以跟踪和仿制为主，海洋药物也不例外。如何从海洋生物中寻找到高效低毒的活性天然产物并工程化利用，成为我国药物研发实现从仿制到创新的关键一环。

据介绍，我国现有的海洋药物大多属于天然药物范畴，即直接从海洋生物中提取的有效成分，比如多糖就是从鱼虾贝类中直接获得，这些药物的作用往往比较宽泛。而一些具有特殊疗效的高活性的药物，则需要将海洋生物活性成分经过化学或生物技术转化获得。

如今，合成生物学技术的进步，让陈冀胜对海洋药物研发的未来充满信心。在他看来，合成生物学将成为海洋药物开发的出路。“通过生物合成的途径可将海洋活性物质工程化提取，当然这一方法的研究需要有一段过程，不会太快，但是很有希望。”

张长生也表示，随着DNA测序技术的发展，基因组挖掘、合成生物学等相关技术，将促进新的药源物质的发现和对已有先导化合物的改造。

在他看来，合成生物学技术在海洋微生物药物的研发中具有很高的潜力。“海洋微生物作为药源具有独特优势，如需要的样品量少，属环境友好型采集；海洋微生物可在实验室大量发酵培养，属可再生资源，且易于合成生物学等技术改造，使之定向生产所需产品。”张长生说。