微生物药物的研究与开发综述

食品科学现代农业科技2014年第21期
收稿日期2014-09-16
摘要在临床上,微生物药物是一类应用非常广泛的药物,在抗感染、抗肿瘤、血糖调节、降血脂及器官移植等临床治疗中发挥着重要的作用。

该文对微生物药物的发展历程、特点、资源研究及开发等方面进行了论述。

关键词药物;微生物;放线菌;基因组学;研究;研发中图分类号Q939.93文献标识码A 文章编号1007-5739(2014)21-0284-02
Review on Research and Development of Microbial Medicine
WU Jia-xin
(College of Biological Chemical Engineering ,Huanggang Polytechnic College ,Huanggang Hubei 438002)
Abstract In clinic ,microbial agents is a type of drug that is widely used ,which plays an important role in anti -infection ,anti -tumor ,blood glucose regulation ,reducing blood fat and organ transplantation in clinical treatment.This paper discussed the research and development of the development process ,the characteristics and resource of microbial agents.
Key words drug ;microorganism ;actinomycetes ;genomics ;research ;development
微生物药物的研究与开发综述
吴佳新
(黄冈职业技术学院生物化工学院,湖北黄冈438002)
在临床药物学研发中,针对中药、化学药物及生物技术药物研究较多,而微生物药物方面的研究并不多。

随着微生物次级代谢产物研究的增多,有关微生物新药的开发也越来越多,而且微生物药物还具有条件温和、易工业化生产及污染小等优点,加强微生物类药物研究和开发具有现实意义。

1微生物药物的发展历程
人类认识微生物的历史悠久,但研究微生物药物的历
史并不长,尤其是对微生物次生代谢产物方面的药物研究
历史更短,至今不过70年。

微生物药物中的青霉素是由英
国的细菌学家在1929年发现的,20世纪40年代初学者Chain 与Florey 将青霉素应用到了临床治疗中。

随后,从微
生物次生代谢产物中发现了庆大霉素、红霉素、螺旋霉素及林可霉素等药物。

随着医药学的发展,人们对疾病分子基础与药物作用机制越来越了解,还能在体外构建各类药物筛
选的模型,极大地提升了微生物药物研制。

微生物所筛选的生理活性物质中,除了抗生素外,在抗肿瘤用药、免疫抑制剂及酶抑制剂等领域也具有很大的药物开发价值。

在近70年的微生物药物研究中,科学家从土壤、动物、植物、海洋中获取微生物,还有些微生物来自高寒、高温及高压等极端环境,而人类对微生物的了解仍然较少,还不到3%,在微生物代谢的产物当中,还存在着大量待开发的药物,需要人们进一步研究与开发。

2微生物药物的特点
微生物药物是指微生物在生命活动过程中,产生的具有生理活性的次生代谢产物及其衍生物。

近些年,随着其微生物次生代谢产物生理活性的研究,微生物中靶位确切的多糖及蛋白分子等活性物质被发现[1-2]。

次级代谢产物难以用化学法进行合成,即使能合成也无法有效实现工业生产,若把小分子的物质进行化学修饰之后,可获得含有使用价值更高的微生物药物。

与化学药物相比,微生物药物具有以下特点:一是微生物的生长周期较短,易选育菌种,易控制,可经大规模发酵进行工业化生产;二是微生物的来源非常丰
富,筛选时不用特别考虑先导化合物,筛选几率也比较大;三是通过微生物药物合成改造,微生物药物生产能力得到很大提升,便于新微生物药物合成。

微生物多样性使得临床医药的应用前景更为广阔。

3微生物药物资源的研究3.1海洋微生物药物
在整个地球,面积最大的是海洋,海洋具有高压、高盐、高温及无阳光等自然特点。

海洋中的微生物具有较特殊的遗传背景与代谢方式,可能产生功能及结构特殊的活性物质[3]。

研究表明,海洋微生物中,近27%可产生抗菌类的活性物质,其分离出的代谢产物大多数含有生物活性。

例如,Koyama 等学者从海洋真菌中获得了新二萜药物。

当前,从
海洋微生物代谢产物当中,发现了很多结构特殊、新颖的活性物质,这些活性物质在陆地微生物中未发现过,因此海洋微生物药物是非常具有开发潜能的天然药物。

3.2稀有放线菌微生物药物
多数活性物质源于普通的放线菌,但从普通放线菌当中获取新的活性物质几率下降,研究范围逐步拓展至稀有放线菌中。

自20世纪50年代开始,有些稀有放线菌的代谢产物已应用到临床中,例如,庆大霉素、红霉素与安莎类等物质。

目前,人类认知的放线菌种类不到实际种类的10%,放线菌微生物药物的研发还具有很大发展空间。

3.3极端环境下的微生物药物
在高温、高酸、高盐及严寒等极端环境下,长期生长的微生物,其生理机制及基因类型均较为独特,代谢产物也比较特殊。

现代所知的微生物药物资源种类占实际种类资源不到10%,而极端环境下的微生物更少,在极端环境中,更能发现未知的微生物药物资源。

如近些年云南大学对青海及新疆等地区中极端环境下的微生物进行了系统研究,并获得了很多未知微生物,有效推进了微生物药物的研究和开发。

4基因组学研究下的微生物药物开发
随着人类和微生物基因组学的深入研究,近5000种蛋白或功能基因被认成潜在药物的靶标,这给微生物药物筛284
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(上接第283页)
样品提取液浓度IC 50值来衡量样品对自由基的清除能力,
IC 50越小,表示样品清除自由基的能力越强。

当抑制率为50%时,茉莉花茶与碧螺春的提取液浓度分别为12.5、2.5g/L ,表明这2种茶的抗氧化性能力为:碧螺春>茉莉花茶。

3结论与讨论
在碱性介质中,NaClO 与鲁米诺直接发生氧化还原反应,产物3-氨基邻苯二甲酸被反应能激发,在向基态跃迁过程中释放电磁辐射产生化学发光,其过程为[5-6]:
而那些含有还原性分子或抗氧化剂的物质可与NaClO 发生化学反应,使NaClO 含量减少,抑制了NaClO 参与的化学反应的活性,从而降低了鲁米诺的发光强度[7]。

根据这一原理,通过测定因NaClO 减少而使导致的发光强度的变化,即可得出样品中抗氧化剂的抗氧化能力的强弱[8-10]。

通过试验得到了NaOH 溶液、鲁米诺溶液及NaClO 溶液的优选浓度,建立了流动注射化学发光用于测定茶叶抗氧化活性的方法。

由试验结果可知,茉莉花茶与碧螺春提取
液能抑制鲁米诺-NaClO 体系的化学发光反应,且碧螺春的抗氧化能力优于茉莉花茶。

4参考文献
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1001020304050607080900
茶提取液浓度∥g/L
图2茶叶提取液浓度对抑制率的影响
选及发现打下了基础,其药物靶标和基因组学研究发展紧密相关。

根据统计可知,在2009年之前,整个世界有2500余种病毒,其中,完成基因测序的真菌有100余种,细菌约600种。

随着微生物基因组学计划和蛋白基因组学研究的
不断深入,建起了相应的蛋白质数据库,对一些重大疾病的蛋白质结构进行了系统测定,剖析了蛋白质三维结构,并发现了一些具有药物作用的靶标[1]。

从病原微生物看,功能性基因组的研究为致病基因及必需基因的确定奠定了基础,尤其是一般性病毒,整个基因组能编码约10个蛋白基因,而功能蛋白中4~6个是药物靶标。

从细菌方面看,细菌基因组要比病毒基因多,细菌基因组多在4Mbp 左右,编码蛋白基因约数千个,独特必需基因有数百个,为潜在药物的靶标奠定了基础,对于真菌来说,有些致病真菌基因组已完全测序出来,因此具有真菌生长的基因为人类非同源基因预测提供了可能性,如假丝酵母基因组的序列当中,就发现了200余个基因,但人的基因组当中有些没有同源性,运用其潜在靶标可寻找到药物的靶点[4-5]。

5我国微生物药物研发思考与展望
随着我国生命科技不断发展,医学领域对微生物资源越来越重视,微生物药物研发不断增多,其药物靶点不断被发现,在现代化学实体当中,超过10%为微生物药物,并且属于新衍生物研发。

我国微生物资源非常丰富,但对微生物认识有限,尤其是海洋、植物及极端环境下的微生物研究较少,运用基因组学技术获取微生物衍生物中的药物,这已成为微生物新药获得的重要方式[6-8]。

与发达国家比较,我国在微生物药物方面的研究比较欠缺,政府部门也应给予重视与支持,加强我国微生物药物方面的研究与开发,为人类的生命安全做出贡献。

6参考文献
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吴佳新:微生物药物的研究与开发综述
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