海洋生物制药的研究现状及展望

海洋药物研究发展现状及展望

摘要：现代生物技术在制药产业中发挥了重要作用，海洋生物技术的出现和发展推动了海洋生物药物的研究，是今后生物技术药物的发展方向。综述了生物技术在海洋药物开发中的应用，并展望了新世纪海洋生物制药的前景。

关键词：海洋生物药物生物技术基因工程研究展望

海洋生物是巨大的生物资源库，由于海洋环境的特殊性和科学技术手段的限制，以往人们对海洋生物的研究和开发受到严重的限制。现代生物技术的迅速发展为研究和开发海洋生物搭建的平台，提供了锐利的武器。海洋生物技术是将现代生物技术的各种技术手段，基因工程技术、细胞工程技术、微生物技术、酶工程技术、生化分离技术等应用于海洋生物领域形成的现代生物技术的重要分支[1]。

海洋药物研究经历近半个世纪的探索和发展，已经获得了许多宝贵的经验积累和丰富的研究资料，特别是近年来生物技术的迅猛发展，为海洋药物开发提供了新的研究方法、研究思路和发展方向。现代的化学研究方法与多种生物技术越来越紧密地结合，已成为当今海洋药物研究发展的主流，并且是今后数十年海洋药物研究的主要趋势。随着海洋开发步伐的加快和现代生物技术的广泛应用，从海洋生物中发现活性天然产物，并将其开发成新型药物得到了研究人员的普遍重视[2]。

（一）海洋生物活性成分的研究

1、海洋生物药物

21世纪人类社会面临着“人口剧增、资源匮乏、环境恶化”三大问题的严峻挑战，一直以来作为药物主要来源的陆地生物正面临着被开发殆尽的危险。向海洋进军，开发海洋药物迫在眉睫。海洋作为一个特殊的生态系统，在某种意义上，本身就是一个复杂的培养体系。海洋生物处于高盐、高压、低温和无光照的环境中，相互间的生态作用多是通过物种间化学作用物质如信息素(pheromones)、种间激素(kairomones)、拒食剂(feeding deterrents)等来实现，远比陆生生物复杂和广泛，这导致海洋生物，特别是深海生物体内含有与陆地生物无法比拟的化学结构奇特、新颖并具有高活性、高药效的先导化合物，为新药研发提供了大量模式结构和药物前体[3]。

2、海洋天然活性成分的发现

海洋天然活性成分的研究是海洋药物开发的基础和源泉。海洋生物种类繁多，存在着许多特殊的次生代谢产物。然而，目前对海洋生物中活性成分的发现还仅仅处在开始阶段，经过较系统的化学成分研究的海洋生物还不到总数

1％，还有大量海洋生物有待于进行系统的化学成分研究和活性筛选。研究重点主要集中在无脊椎动物等低等的海洋生物。海洋天然活性成分往往具有复杂的化学结构而且含量极低，建立快速、微量的提取分离和结构测定方法以及应用多靶点的生物筛选技术发现新的生物活性成分是当前科学家面临的挑战。

（二）开展海洋化学生态学研究

海洋化学生态学是结合海洋天然产物化学和生态学方法，探讨海洋生物化学防御机制、追踪活性天然产物的生物源头及其生态学作用，揭示海洋生态系统的化学本质。研究海洋生态环境中活性化学物质在生物间的信息传递方式、化学防御机制、生物间的相互关系以及食物链关系等，从生态的宏观角度探讨生物活性物质的作用机制。

1、海洋药物基因工程

海洋药物基因工程，是指利用分离自海洋生物的有药用价值的基因或以规模化养殖的海洋生物作为表达受体进行遗传操作，从而大量获得高值廉价的药物。根据其供体基因和表达受体的不同，可以分为3个方面：

(1)将海洋药物基因转入陆地生物中表达。将药物目的基因重组入适当的载体后，借鉴微生物基因工程、植物基因工程和动物基因工程的方法，可在陆地微生物、植物或动物中表达。

(2)将来自陆地的药物基因转入海洋生物中表达。某些海藻的养殖，如海带，已经形成大规模的产业，在产量上相对于某些高产的陆地作物也具有很大的优势。可以将海洋生物作为来自陆地的药物基因的理想表达受体，生产人们所需要的药物。

(3)将海洋药物基因转入海水养殖生物中表达。将稀有昂贵的药物基因转入产业化的海水养殖生物中表达，不仅可以获得药物，还可以促进多种优良性状的优化组合，培育海水养殖新品种，带动现代海水养殖业向纵深发展。

目前，利用基因工程技术，将克隆的海洋药物取得了一定的进展。存在于某些藻类藻胆体中的藻胆蛋白具有显著的抗癌、抗辐射以及促进造血功能等多方面的生物活性，并能提高患癌生物的存活率。秦松等在克隆到别藻蓝蛋白(APC)基因后，将该基因转化到大肠杆菌后获得高效表达基因重组别藻蓝蛋白——镭普克(rAPC)，该药物具有明显的抑制小鼠S，舯肉瘤的活性，相关的药理药效研究正在进行之中。中国药科大学生物技术中心在从鲨鱼肝脏中分离纯化肝刺激物质(sHSS)，测定N．端氨基酸残基序列，根据序列分析结果合成简并引物并获得sHSS的cDNA序列。在此基础上，构建了该基因的原核表达载体质粒，转化大肠杆菌BL21后，利用半乳糖诱导，获得了重组产物。中山大学生命科学院海洋生物功能基因组开放实验室从南海侧花海葵

(Anthopleura sp．)触手毒腺cDNA文库中筛选、经基因工程技术改造后获得新型重组海葵肽类毒素hk2a，通过建立新西兰兔CCHF模型，给药后可即刻增加左室射血分数(LVEF)，具有起效快、作用强，持续时间长，对心率无明显影响等特点，是一种新型的潜在正性肌力药物[4]；中国科学院上海生化细胞研究所克隆了芋螺毒素(Conotoxin)的cDNA，是神经科学研究的有力工具药和新药开发的新来源。

目前，在海洋药物的开发研究领域走在前列的是美国、日本等科技发达国家，在我国，对海洋药物的研究尚是一个方兴未艾的领域。

有关资料显示，我国目前已有6种海洋药物获国家批准上市：藻酸双酯钠、甘糖酯、河豚毒素、角鲨烯、多烯康、烟酸甘露醇等；另有10种获健字号的海洋保健品。我国正在开发的抗肿瘤海洋药物有6－硫酸软骨素、海洋宝胶囊、脱溴海兔毒素、海鞘素Ａ（B\C）、扭曲肉芝酯、刺参多糖钾注射液和膜海鞘素等药物，但其长期疗效还有待于进一步观察评价。此外，尚有多个拟申报一类新药的产品进入临床研究，如新型抗艾滋病海洋药物“911”、抗心脑血管疾病药物“D－聚甘酯”和“916”等，国家二类新药治疗肾衰药物“肾海康”等。

（三）海洋生物制药研究展望

21世纪的海洋生物技术，将向着水产养殖、天然产物获取和新能源开发3个方向发展，海洋生物技术的兴起，大大繁荣海洋药物的研究与开发。今后海洋生物制药的主要发展方向有：

(1)开发海洋生物基因工程药物。用细菌、酵母、蓝藻作为表达系统，选择海洋生物中药理活性强的多肽和蛋白质类物质为突破口，开展基因工程研究，促进基因工程药品的发展。如不仅从受体生物中分离纯化单一成分的目的产物，还可以直接以海产品为口服性药物，进行海洋基因工程疫苗研究。

(2)开发海洋生物细胞工程药物。选择海藻细胞为突破口，通过筛选和改良，选取药用价值高的细胞株，利用相应的生物反应器，进行规模化生产。

(3)增强海洋天然产物的活性。以基因工程、细胞工程和酶工程为手段，培育出生长快、活性高、抗病性强的海洋药材新品种，并利用生物技术防治海洋药材人工养殖中的病虫害。

随着人类对海洋资源的依赖和开发，海洋生物技术的研究及应用对生产生活的影响日益增加。海洋生物技术是海洋药物产业化的主导技术和关键手段，随着生物技术向海洋生物研究领域的渗透，必将加速海洋药物的产业化进程。