海洋生物技術(shù)

來自海洋的饋贈,海洋生物制藥的涵義,海洋生物制藥（marinebiopharmacy）的涵義，是指應(yīng)用海洋藥源生物具明確藥理作用的活性物質(zhì)（activesubstance），按制藥工程進(jìn)行系統(tǒng)的研究，研制成為海洋藥物的制藥工程，是當(dāng)前正處于發(fā)展階段的生物醫(yī)藥科學(xué)領(lǐng)域。,海洋生物藥物的現(xiàn)狀及功效,世界海洋藥物研究現(xiàn)狀,世界上海洋藥物的研究起始于50年代末60年代初。美國是最早開展海洋生物活性物質(zhì)研究的國家,隨后各國學(xué)者相繼開展了海洋生物抗腫瘤、抗病毒、抗真菌、抗心腦血管病、抗艾滋病等活性成分的研究。在過去的幾十年間,大約6 000 多種海洋天然產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn),其中有重要生物活性已申請專利的新化合物有200 多種。在已發(fā)現(xiàn)的這些化合物中,不僅包括了陸地生物中已存在的各種化學(xué)結(jié)構(gòu)類型,并且還存在很多特殊的新穎化學(xué)結(jié)構(gòu)類型。,我國研究簡史及現(xiàn)狀,中國是世界上最早研究和應(yīng)用海洋生物藥物的國家之一，已有兩千多年的歷史。在中國最早的醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)黃帝內(nèi)經(jīng)中，就有以烏賊骨作丸、飲以鮑魚汁治療血枯的記載。神農(nóng)本草經(jīng)、本草綱目、本草綱目拾遺等收載的來源于海洋生物的中藥已達(dá)百余種。20世紀(jì)70年代后期,我國海洋藥物研究出現(xiàn)了高潮,海洋藥物成為國內(nèi)海洋綜合考察及天然藥物開發(fā)的熱點,至今已有近40年的歷史,到目前已開發(fā)的海洋藥物有藻酸雙酯鈉、甘糖酯、多烯康、煙酸甘露醇酯、多康佳、海力特、卡迪康、洛伐他汀、降糖寧散、一敷靈等。正在開發(fā)的抗腫瘤海洋藥物有62硫酸軟骨素、海洋寶膠囊、脫溴海兔毒素、海鞘素A (B、C) 、扭曲肉芝酯、刺參多糖鉀注射液和膜海鞘素等。,海洋生物藥物的應(yīng)用,抗菌海洋藥物抗腫瘤海洋藥物抗病毒海洋藥物抗心腦血管海洋藥物,抗菌海洋藥物,國外在上世紀(jì)四十年代就開始了海洋微生物抗生物質(zhì)的研究，50 年前從海洋生物中發(fā)現(xiàn)并研制成功了第一個新抗生素頭孢素開創(chuàng)了開發(fā)海洋新抗生素的先河。近幾年，由于海洋生物技術(shù)的發(fā)展，從海洋生物中提取的抗感染活性物質(zhì)更是層出不窮。 福建海洋研究所的方金瑞教授等首次報道由海洋耐鹽、嗜堿放線菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)，它有強(qiáng)的耐鹽能力，特別能在pH10 的培養(yǎng)基里生長并產(chǎn)生抗菌物質(zhì)。所產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)包括兩個部分：一部分是脂活性的抗革藍(lán)陽性細(xì)菌的物質(zhì);另一部分是水活性的廣譜的抗生素。后者經(jīng)分離、純化和鑒定，是一種新型的氨基糖苷類抗生素，稱為丁酰苷菌素。它對許多細(xì)菌具有強(qiáng)的抑制作用。這是我國首次發(fā)現(xiàn)的海洋新抗菌藥。,抗腫瘤海洋藥物,海洋抗腫瘤天然產(chǎn)物在海洋藥物研究中一直占據(jù)主導(dǎo)地位, 不僅開展得最早而且具有扎實的研究基礎(chǔ)。諸多學(xué)者預(yù)言, 最有前途的抗癌藥物將來自海洋。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)海洋生物提取物中至少有10% 具有細(xì)胞毒活性, 美國每年有1 500 個海洋化合物單體被分離出來, 其中1% 具抗腫瘤作用。目前已從海綿、海鞘、海兔、海藻、珊瑚等海洋生物中分離獲得大量具有抗腫瘤活性的物質(zhì), 包括了萜類、酰胺類、肽類、大環(huán)內(nèi)酯、聚醚、核苷等多種類型的化合物。,抗病毒海洋藥物,海綿是地球上最原始的多細(xì)胞動物，其生活方式獨(dú)特，代謝產(chǎn)物豐富，是目前抗病毒海洋活性物質(zhì)研究最多、收獲最大的研究對象。現(xiàn)有臨床藥物阿糖腺苷即是根據(jù)從加勒比海生活的隱瓜海綿中發(fā)現(xiàn)的一種含有罕見阿拉伯糖的海綿糖苷研制而成的。從同種海綿中還分離到對病毒DNA多聚酶活性有抑制作用的阿糖胸腺嘧啶。另外，從地中海貪婪倔海綿中分離到的倍半萜類化合物avarone對HIV逆轉(zhuǎn)錄酶的活性有強(qiáng)抑制作用，無細(xì)胞毒性，是一種十分理想的抗病毒先導(dǎo)化合物。,抗心腦血管海洋藥物,Fusetani從海綿 Theonella 屬中分離到的 3個線性四肽，其中 Nazumamide A 的結(jié)構(gòu)通過 2D NMR 和化學(xué)降解法確定為 2, 5-二羥基苯基-L-Arg-L-Pro-Ile-氨基丁酸，實驗證明其具有凝血酶抑制活性。具有抗高血壓活性的多肽，如來自沙丁魚的 11肽和 8肽,來自金槍魚的 8 肽以及來自南極磷蝦的 3肽都具有很強(qiáng)的抗高血壓活性。,海洋生物制藥用到的生物技術(shù),海洋藥物基因工程,海洋藥物基因工程，是指利用分離自海洋生物的有藥用價值的基因或以規(guī)模養(yǎng)殖的海洋生物作為表達(dá)受體進(jìn)行遺傳操作，從而大量獲得高值廉價的藥物。根據(jù)其供體基因和表達(dá)受體的不同，可以分為3個方面:(1) 將海洋藥物基因轉(zhuǎn)人陸地生物中表達(dá)。 (2) 將來自陸地的藥物基因轉(zhuǎn)入海洋生物中表達(dá)。(3) 將海洋藥物基因轉(zhuǎn)人海水養(yǎng)殖生物中表達(dá)。,(1)將海洋藥物基因轉(zhuǎn)人陸地生物中表達(dá)。,將藥物目的基因重組人適當(dāng)?shù)妮d體后，借鑒微生物基因工程、植物基因工程和動物基因工程的方法，可在陸地微生物、植物或動物中表達(dá)。,(2)將來自陸地的藥物基因轉(zhuǎn)入海洋生物中表達(dá)。,某些海藻的養(yǎng)殖，如海帶，已經(jīng)形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)量上相對于某些高產(chǎn)的陸地作物也具有很大的優(yōu)勢。可以將海洋生物作為來自陸地的藥物基因的理想表達(dá)受體，生產(chǎn)人們所需要的藥物。,(3)將海洋藥物基因轉(zhuǎn)人海水養(yǎng)殖生物中表達(dá),將稀有昂貴的藥物基因轉(zhuǎn)入產(chǎn)業(yè)化的海水養(yǎng)殖生物中表達(dá)，不僅可以獲得藥物，還可以促進(jìn)多種優(yōu)良性狀的優(yōu)化組合，培育海水養(yǎng)殖新品種，帶動現(xiàn)代海水養(yǎng)殖業(yè)向縱深發(fā)展。目前，利用基因工程技術(shù)，將克隆的海洋藥物相關(guān)基因轉(zhuǎn)人細(xì)菌中得到表達(dá)，生產(chǎn)重組產(chǎn)物已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。存在于某些藻類藻膽體中的藻膽蛋白具有顯著的抗癌、抗輻射以及促進(jìn)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。,二. 海洋生物反應(yīng)器,生物反應(yīng)器(iboercaotr)一般是指利用固定化酶及固定化細(xì)胞高效生產(chǎn)產(chǎn)物的技術(shù)，它是現(xiàn)代生物技術(shù)研究的焦點。以海洋生物為反應(yīng)器的研究是在藻類細(xì)胞的去壁、原生質(zhì)體培養(yǎng)以及植株再生技術(shù)獲得突破后迅速發(fā)展起來的1門新技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器而言，海洋生物反應(yīng)器具有自身的優(yōu)點，如藻類生物反應(yīng)器的培養(yǎng)不需要如細(xì)菌、酵母以及細(xì)胞培養(yǎng)那樣需要苛刻的培養(yǎng)基以及特定的培養(yǎng)條件等，使得培養(yǎng)過程相對簡單，大大降低了產(chǎn)品的成本，同時，藻類的繁殖速度很快，同樣有利于海洋藥物產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)。,三. 納米海洋生物制藥,美國商業(yè)周刊指出:21世紀(jì)可能取得重大突破的三個領(lǐng)域有納米技術(shù)領(lǐng)域、信息科學(xué)與技術(shù)和生命科學(xué)與生物技術(shù)，這一觀點獲得各個國家和科研人員的贊成。當(dāng)前，納米科學(xué)與技術(shù)正在快速地向前發(fā)展，并不斷與各個學(xué)科交叉、融合，創(chuàng)造出新的研究領(lǐng)域和新的學(xué) 科生長點。特別是近幾年來，納米技術(shù)快速向海洋生物制藥領(lǐng)域滲透，產(chǎn)生了一門嶄新的研究領(lǐng)域“納米生物制藥”領(lǐng)域，該領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展為現(xiàn)代納米技術(shù)、生物學(xué)和制藥的研究提供了新技術(shù)和新視角?！凹{米生物制藥”是一門結(jié)合“納米科學(xué)”與“海洋生物制藥”的重大高新技術(shù)領(lǐng)域。,納米技術(shù)與海洋生物制藥技術(shù)的結(jié)合，使得納米材料在海洋生物制藥領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用前景，為它在海洋生物制藥領(lǐng)域開辟了巨大的市場潛力。納米技術(shù)將使海洋生物制藥的藥物生產(chǎn)實現(xiàn)低成本、高效率、自動化、大規(guī)?；?。特別是納米技術(shù)將使得海洋生物制藥產(chǎn)品實現(xiàn)器官靶向化，這將成為最熱門的課題。納米級海洋生物制藥的藥物顆?；?