海洋生物制药研究进展

海洋生物制药研究进展摘要：现代生物技术在制药产业发挥了重要作用，海洋生物制药是当前正处于发展阶段的生物医药科学领域。本文系统分析了当前海洋生物制药研究方向、前沿领域的最新研究和中国海洋生物制药。关键词：海洋生物制药；最新研究；基因工程AdvancesinMarineBiologicalPharmaceuticalLiFangAquariumScienceandTechnologyClass1302,FisheriesCollege,HZAUStudentNumber:2013308200733Abstract:Themodernbiotechnologyplayedanimportantroleinthepharmaceuticalindustry,andthemarinebiopharmaceuticalisinthedevelopingstateofthebiomedicalsciencesatpresent.ThispaperanalysesthecurrentdirectionofMarinebiologicalpharmaceuticalresearch,thelatestresearchinthefieldofcutting-edgeandtheMarinebiopharmaceuticalsinChina.KeyWords:Marinebio-pharmaceuticalThelatestresearchGeneticEngineering众所周知，海洋占地球表面的70%，是迄今所知最大的生命栖息地。海洋生物是巨大的生物资源库，具有许多结构新颖、活性奇特的化合物，其中许多化合物如抗肿瘤、抗病毒、抗感染、抗血脂与降胆甾醇物质、降血压物质、海洋生物毒素等生物活性物质正是人类渴望获得的，这些生物活性物质对开发新药具有巨大的研究和使用价值。近年来，随着海洋开发步伐的加快和现代生物技术的广泛应用，海洋生物制药已成为一个崭新的领域，有着广阔的研究和市场前景。一、海洋生物制药研究方向目前已经从各类海洋生物中发现了3万种以上的活性物质，在此基础上研究开发出了许多海洋生物药物，其主要药理作用包括抗肿瘤、防治心脑血管疾病、抗艾滋病、抗菌、抗病毒、延缓衰老及免疫调节功能等。现已开发的海洋药物已在治疗癌症、艾滋病、心脑血管病、早老年痴呆症等一些至今仍困扰人类的疾病方面显示出巨大的潜力。目前，海洋药物研究的重点领域有：（一）抗肿瘤海洋药物的研究海洋抗肿瘤药物的研究在海洋药物研究中一直起着主导作用。癌症是对人类威胁最大的疾病之一，从海洋生物中获得的抗癌活性物质或对其结构改造所得的化合物，可被制成毒性低、疗效高的治疗药物。因此，海洋药物已成为寻找新的抗癌药物的一个最有希望的药源。据报告显示，现已发现海洋生物提取物中至少有10％具有抗肿瘤活性，现已分离到的具有抗癌活性的物质包括从海绵、海鞘、软珊瑚、海兔等海洋生物中得到的尿苷、酰胺类、聚醚类、萜类、大环内脂、环肽、直链肽等多种化合物。目前至少已有10种以上海洋抗癌药物进入临床或临床前研究阶段。因此，扩大海洋生物的活性筛选，继续寻找高效的抗癌化合物，直接用于临床或作为先导物进行结构改造，开发新的高效低毒的抗癌成分，将成为海洋抗癌药物研究的发展趋势。（二）心脑血管系统海洋药物的研究目前已研究出多种海洋药物可有效预防和治疗心脑血管疾病，主要以多糖、毒素和多不饱和脂肪酸居多。如高度不饱和脂肪酸，其主要活性成分有二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），主要存在于海洋鱼类、贝类和藻类，特别是单细胞藻类含有丰富的EPA和DHA，这两种脂肪酸都具有降低血压，降低高脂血症患者血浆中的三酰甘油（甘油三酯）、低密度脂蛋白和胆固醇，降低血小板凝聚，增加血凝时间等功能，这种高度不饱和脂肪酸是近年来研究和应用较多的。还有多种海洋生物毒素，不仅有强心作用，而且有很强的降压作用，河豚毒素的抗心率失常作用目前研究较多。此外，还有藻酸酯钠类、螺旋藻类，后者对于高血脂和动脉粥样硬化有良好的预防和辅助治疗作用。（三）抗菌、抗病毒海洋药物的研究与海洋动植物共生的微生物是一种丰富的抗菌资源，其微生物提取物或其细胞外产物都有抗微生物（包括细菌、真菌、微藻和原生动物）活性。日本学者发现约27％的海洋微生物代谢产物具有抗菌活性。近年来，从海洋生物中发现了大量具有抗细菌和真菌的化合物，包括脂肪酸类、糖脂类、丙烯酸、苯酚类、溴苯酚类、碳水化合物、N-糖苷、肽、多糖、β-胡萝卜素等，这些化合物有的可能作为先导化合物，研制新的抗微生物药物，有的可能在农业上得到应用，如从蓝细菌中分离出来的具有抗水稻胚胞和小麦锈斑病的活性物质。此外，从海绵、珊瑚、海鞘、凹顶藻等海洋生物中分离到的一些萜类、核苷类、多糖类、生物碱类和其他含氮化合物，都不同程度地显示出抗病毒活性。（四）消化系统海洋药物的研究如多棘海盘车中分离的海星皂甙及罗氏海盘车中提取的总皂甙均能治疗胃溃疡，后者对胃溃疡的愈合作用强于甲氰咪胍，壳聚糖的羧甲基衍生物，商品名为“胃可安”胶囊，治疗胃溃疡疗效确切，治愈率高，已进入临床研究。大连中药厂配合中药制成“海洋胃药”应用于临床已取得较好效果。（五）消炎镇痛海洋药物的研究从海洋天然产物中分离的最引人注目的活性成分是manoalide，它是磷酸酯酶A2抑制剂，在上世纪80年代中期已被作为一个典型的抗炎剂在临床试用。（六）泌尿系统海洋药物的研究褐藻多糖硫酸酯是一种水溶性多糖聚，具有抗凝血、降血脂、防血栓、改善微循环、解毒、抑制白细胞及抗肿瘤等作用，临床用于治疗心脏、肾血管病，特别对改善肾功能，提高肾赃对肌酐的清除率尤为明显，在国内外首先用于治疗慢性肾衰，挽救尿毒症患者有明显疗效，且无毒副作用。现已按国家二类新药获准进入临床研究，商品名为“肾海康”。（七）免役调节作用海洋药物的研究海洋天然产物是免疫调节剂的重要来源。具有免疫调节活性的角叉藻聚糖，是来自大型海藻的硫酸化多糖的一大类成分，被广泛用于肾移植的免疫抑制剂和细胞应答的修饰剂。二、前沿领域的最新研究（一）发育与生殖调控应用GIH（性腺抑制激素）和GSH（性腺刺激激素）等激素调控甲壳类动物成熟和繁殖的技术，研究了甲状腺激素在金绍生长和发育中的调控作用，发现甲状腺激素受体mRNA水平在大脑中最高，在肌肉中最低，而在肝、肾和鳃中表达水平中等，表明甲状腺素受体在成体金银脑中起着重要作用，对海鞘的同源框（Homeobox）基因进行了鉴定，分离到30个同源框基因，建立了青鳉的同源框（Homeobox）基因，建立了青鳉胚胎干细胞系并通过细胞移植获得了嵌合体青鳉，建立了虹鳟原始生殖细胞培养物并分离出Vasa基因，进行斑节对虾生殖抑制激素的分离与鉴定，应用受体介导法筛选GnRH类似物，用于鱼类繁殖，建立了海绵细胞培养技术，用于进行药物筛选，建立了将海胆胚胎作为研究基因表达的模式系统，通过基因转移开展了海胆胚胎工程的研究，研究了人葡糖转移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鳟胚胎中的表达，建立了通过细胞周期蛋白依赖的激酶活性测定海水鱼苗细胞增殖速率的方法，研究了几丁质酶基因在斑节对虾蜕皮过程中的表达，从海参分离出同源框基因，并进行了序列的测定。（二）功能基因克隆建立了牙鲆肝脏和脾脏mRNA的表达序列标志，从深海一种耐压细菌中分离到压力调节的操纵子，从大西洋鲑分离到雌激素受体和甲状腺素受体基因，从挪威对虾中分离到性腺抑制激素基因；将DNA微阵列技术在海绵细胞培养上进行了应用，构建了班节对虾遗传连锁图谱，建立了海洋红藻EST，从海星卵母细胞中分离出成熟蛋白酶体的催化亚基，初步表明硬骨头鱼类IGF－I原E一肽具有抗肿瘤作用；构建了海洋酵母De—baryomyceshansenii的质粒载体，从鲤鱼血清中分离纯化出蛋白酶抑制剂，从兰蟹血细胞中分离到一种抗菌肽样物质，从红鲍分离到一种肌动蛋白启动子，发现依赖于细胞周期的激酶活性可用作海洋鱼类苗种细胞增殖的标记，克隆和定序了鳗鱼细胞色素P4501AcD－NA，通过基因转移方法分析了鳗细胞色素P450IAI基因的启动子区域，分离和克隆了鳗细胞色素P450IAI基因，建立了适宜于沟绍遗传作图的多态性EST标记，构建了黄盖鲽EST数据库并鉴定出了一些新基因，建立了班节对虾一些组织特异的EST标志，从经HirameRhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴细胞EST中分离出596个cDNA克隆用PCR方法克隆出一种自体受精雌雄同体鱼类的ß一肌动蛋白基因，从金鲷cDNA文库中分离出多肽延伸因子EF－2CDNA克隆，在湖鳟基因组中发现了TC1样转座子元件。鉴定和克隆出的基因包括：南美白对虾抗菌肽基因、牡蛎变应原（allergen）基因、大西洋鳗和大西洋鲑抗体基因、虹鳟Vasa基因、青鳉P53基因组基因、双鞭毛藻类真核启始因子5A基因、条纹鲈GtH（促性腺激素）受体cDNA、鲍肌动蛋白基因、蓝细菌丙酮酸激酶基因、鲤鱼视紫红质基因调节系列以及牙鲆溶菌酶基因等。（三）基因转移分离克隆了大马哈鱼IGF基因及其启动子，并构建了大马哈鱼IGF（胰岛素样生长因子）基因表达载体。通过核定位信号因子提高了外源基因转移到斑马鱼卵的整合率，建立了快速生长的转基因罗非鱼品系并进行了安全性评价；对转基因罗非鱼进行了三倍体诱导，发现三倍体转基因罗非鱼尽管生长不如转基因二倍体快，但优于未转基因的二倍体鱼，同时，转基因三倍体雌鱼是完全不育的，因而具有推广价值；研究了超声处理促进外源DNA与金鲷精子结合的技术方法，将GFP作为细胞和生物中转基因表达的指示剂；表明转基因沟鲶比对照组生长快33％，且转基因鱼逃避敌害的能力较差，因而可以释放到自然界中，而不会对生态环境造成大的危害；应用GFP作为遗传标记研究了斑马鱼转基因的条件优化和表达效率；在抗病基因工程育种方面，构建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表达载体并进行了基因转移实验；在转基因研究的种类上，目前已从经济养殖鱼类逐步扩展到养殖虾、贝类及某些观赏鱼类。通过基因枪法将外源基因转到虹鳟肌肉中获得了稳定表达。（四）分子标记技术与遗传多样性研究了将鱼类基因内含子作为遗传多样性评价指标的可行性，应用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海几种海洋生物的遗传多样性。研究了南美白对虾消化酶基因的多态性；利用寄生性原生动物和有毒甲藻基因组DNA的间隔区序列作标记检测环境水体中这些病原生物的污染程度，应用18S和5.8S核糖体RNA基因之间的第一个内部间隔区(ITC—1)序列作标记进行甲壳类生物种间和种内遗传多样性研究；研究了斑节对虾三个种群的线粒体DNA多态性，用PCR技术鉴定了夏威夷Gobioid苗的种类特异性。通过测定内含子序列揭示了南美白对虾的种内遗传多样性，采用同功酶、微卫星DNA及RAPD标记对褐鳟不同种群的遗传变异进行了评价，在平鱼鉴定并分离出12种微卫星DNA，在美国加州鱿鱼上发现了高度可变的微卫星DNA；弄清了一种深水鱼类（Gonostomagracile）线粒体基因组的结构，并发现了硬骨鱼类tRNA基因重组的首个实例，测定了具有重要商业价值的海水轮虫的卫星DNA序列，用RAPD技术在大鲮鲆和鳎鱼筛选到微卫星重复片段，从多毛环节动物上分离出高度多态性的微卫星DNA，用RAPD技术研究了泰国东部泥蟹的遗传多样性；用AFLP方法分析了母性遗传物质在雌核发育条纹鲈基因组中的贡献。（五）DNA疫苗及疾病防治构建了抗鱼类坏死病毒的DNA疫苗；开展了虹鳟IHNVDNA疫苗构建及防病的研究，表明用编码IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鳟，诱导了非特异性免疫保护反应，证明DNA免疫途径在鱼类上的可行性，从虹鳟细胞系中鉴定出经干扰素可诱导的蛋白激酶；建立了养殖对虾病毒病原检测的ELISA试剂盒，用PCR等分子生物学技术鉴定了虾类的病毒性病原，将鱼类的非特异性免疫指标用于海洋环境监控，研究了抗病基因转移提高鲷科鱼类抗病力的可行性，研究了蛤类唾液酸凝集素的抗菌防御反映；研究了一种海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性；建立了测定牡蛎病原的PCR—ELISA方法；研究了LatrunculinB毒素在