海洋微生物学作业

海洋微生物抗肿瘤活性物质

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摘要：海洋多变复杂的环境导致了海洋微生物的多样性。海洋微生物因其具有产生新型生物活性产物的巨大潜力，已受到全世界海洋研究人员的重视。近年来，从海洋微生物中已分离到许多结构新颖的抗肿瘤活性物质。其中有的已进入临床试验，显示了良好的研究开发前景。

Abstract: The changeable and complex environment of the ocean leads to diversity of marine microorganism. Marine microorganisms have been proved to be potential in producing novel bioactive substances. Marine-derived microorganisms are rich sources of bioactive compounds and thus they receive extensive attention from marine researchers. In recent years many new structurally-unique anti-tumor compounds have been isolated from marine-derived microorganisms, and some of them have been in clinical trials and showed better development prospects.

关键词：海洋微生物抗肿瘤活性物质筛选方法研究模型

Key words: marine-derived microorganisms; antitumor; bioactive substance; Method of screener; research model;

一、海洋微生物

1.海洋微生物研究意义

海洋环境的特殊性(高压、高盐、低温、低光照、寡营养等)使海洋微生物具有丰富的生物多样性、独特的代谢方式和很强的再生、防御和识别能力。海洋微生物能产生一些结构新颖、活性特异的次级代谢产物以适应周围极端的生存环境。近几年，已有近万种新的海洋天然产物被发现，这些海洋天然产物具有抗癌、消炎、抗氧化、免疫调节等活性，已成为当今世界药物研发的热点，有的药物已进入临床实验阶段或已进入临床，并取得了丰硕的成果。

2.抗肿瘤活性物质

肿瘤是现代社会威胁人类健康的重要疾病。多年来，各国学者致力于寻取新型、高效、低毒的抗肿瘤化合物。对海洋微生物次级代谢产物中具有抗肿瘤活性的有关研究表明，醚类、大环内酷类、菇类、含氮杂环类、肤类、酞胺类及醌类化合物均具有良好的抗肿瘤活性。

二、海洋抗肿瘤活性物质的分类（450）

1.海洋放线菌的抗肿瘤活性物质（150）

海洋放线菌的生活环境十分特殊，如高盐、高压、低营养、低温等。在这些生命的极限环境，海洋放线菌已发展出独特的代谢方式，同时提供了产生独特的生物活性物质的潜力。例如，中国海洋大学药物与食品研究所、军事医学科学院毒物药物研究所的科研人员对海洋放线菌S1001发酵产物进行了分离和研究，并用理化手段综合分析了其中的抗肿瘤活性成分，取得了较为满意的结果。近年来，研究者从海洋放线菌中分离出的主要抗肿瘤活性物质，见表1。

2.海洋真菌的抗肿瘤活性物质（150）

海洋真菌是海洋微生物的一个主要分支。目前，从海洋真菌中分离出近300种具有抗菌、抗肿瘤及抗病毒等生物活性的新化合物，其具有结构新颖、作用独特等特点。研究者从海洋真菌中分离出的主要抗肿瘤活性物质，见表2。

3.海洋细菌的抗肿瘤活性物质（150）

海洋细菌大都是从海洋沉积物、海水、海藻、海洋动物体表等分离获得，其代谢产物多具有抗肿瘤活性，是海洋微生物抗肿瘤活性物质的一个重要来源。例如，日本冈见分离到一株黄杆菌属的海洋细菌代谢产生杂多糖Marlnactan，能够增强免疫功能和抑制动物移植肿瘤，并成为化疗药物治疗肿瘤的佐剂。Custafso等从海洋细菌中分离到大环内酯类化合物Macro—lacfins24元内酯环、吡喃型葡萄糖和一个开链的酸构成，其中rmcrolactinA组分是一种配糖体母体，具有抗肿瘤、抗病毒、抗菌等功能。主要抗肿瘤活性物质，见表3。

三、海洋抗肿瘤活性物质作用机理（200）

1. 海洋生物活性物质的抗肿瘤作用机制

海洋生物活性物质的抗肿瘤作用机制呈多样性，包括:干扰肿瘤细胞有丝分裂和微管聚合，直接杀伤肿瘤细胞;抑制蛋白质合成;调节蛋白激酶C的合成;抑制肿瘤新生血管形成增强机体自身防御体系;诱导白细胞介素一2、肿瘤坏死因子、干扰素分泌。科学家多在以上机制的基础上研发各种抗肿瘤药物。

2.海洋微生物多糖抗肿瘤的作用机制

（1）调控细胞周期及相关蛋白质合成，进而抑制肿瘤细胞增殖，诱导癌细胞分化，促使癌细胞死亡

（2）通过增强机体抗氧化、清除自由基作用抑制肿瘤细胞增殖。

肿瘤细胞恶性增殖将导致细胞内活性氧的不断增多或者细胞清除活性氧的能力直线下降，通常表现为患者体内的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性急剧下降，而刺激细胞发生癌变的重要诱因是活性氧所引起的细胞氧化性损伤，因此海洋微生物多糖可清除自由基并且增强机体抗氧化作用，达到抗肿瘤的目的。

（3）其抗突变、抗遗传损伤的作用可有效抑制肿瘤细胞增殖。

目前多数细胞恶性肿瘤是由辐射引起的，在辐射强烈或持久的环境下细胞内的DNA易发生变异，细胞的调控机制不能正常识别和发挥。而海洋微生物多糖大都具有抗辐射、抗突变的作用，进而产生一定的抗肿瘤作用。

（4）海洋微生物多糖还具有促进肿瘤细胞凋亡的作用，对肿瘤细胞有直接杀伤力。

四、海洋抗肿瘤活性物质的筛选、分离和提取（1100）

1.海洋抗肿瘤活性物质的筛选

海洋微生物次级代谢产物种类繁多，如果要从中寻找到对癌症治疗有效的化合物，就需要建立对癌症病症模拟真实的高效药物筛选模型。抗肿瘤药物初筛主要应用的是体外筛选模型。

（1）高通量筛选模型

大规模、自动化筛选或称高通量筛选(high-Lhrough pul screening,HTS)模型是一套有效的快速培养筛选方法，是选取包括生命中发挥重要作用的受体、酶、离子通道和核酸等生物分子，以及与细胞增殖和分化有关的信号传递系统和癌基因表达系统作为靶点，是用机器人在培养板上进行样品的取样、分装、测试等操作，是一种规模化、自动化、精确、有