海洋微生物药物研究情况综述

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海洋微生物药物研究情况综述

　摘要：总结了海洋微生物在医药方面作用的最新研究进展。结合经济、科技和环境的互相作

用, 探讨了海洋微生物资源对我国制药行业潜在的突破性作用。

　　 0　引言

随着现在陆地自然资源的大力开发, 人们将视线转移到海洋。近几年, 丰富的海洋微生物资源引

起了各发达国家 (如美国和日本) 以及发展中国家 (如中国) 的关注。海洋中微生物繁殖快、数

量众多、种类也极其多样。在 1mL 的海水里大约有 100 万个微生物, 其中包括一些微型藻类 (蓝

藻) 、放线菌、细菌、真菌和病毒等, 在制药领域具有巨大的潜力。

　　 1　海洋微生物活性物质

生物活性物质, 指来自生物体内的对生命现象具有影响的微量物质。而海洋微生物活性物质则

是指海洋中各个海洋微生物所含有的活性物质。这种微生物活性物质往往能够用于研究新的药

物而在医药方面起着至关重要的作用。

1.1 海洋微生物活性物质的特点和分类

在海洋中, 数量众多的海洋微生物依靠和海中动物和植物的共生来获取营养, 但由于激烈的竞争

性, 海洋微生物会代谢一些不同的有机分子来获取极其有限的资源, 而这些小分子有机物正是合

成新药或者膳食补充剂的基础。海洋微生物代谢的有机化合物分子主要可以分为抗菌、抗病

毒、抗肿瘤、酶抑制、维生素和极端酶。其中海洋微生物能够抗肿瘤的活性物质药物成为研究

重点。海洋微生物活性物质的抗生素运用也在最近几年快速发展起来。例如共生在一种海绵内

的藻青菌 Oscillatoria spongeliae, 代谢时能产生名叫多溴化联苯乙醚的抗生素。除此之外, 海洋

微生物产生的有机分子还具有繁殖快、种类多的特点, 相比以前从海洋生物中提取, 它摆脱了对

数量的限制。现阶段对于海洋微生物有机化合物的研究还处于相对初步阶段, 接近 90%以上的

临床药物从微生物提取, 但如今仅有少量的海洋微生物作为天然药物用于临床, 该现状反映了人

们对海洋微生物资源的认识和开发的不足。

海洋微生物通过代谢产生众多有机的且可以用于研究医药药物的活性物质, 是现在科学家利用

海洋微生物的主要原因之一。这些活性物质大致可分为脂类 (如脂肪酸) 、糖类、多肽蛋白质及

酶、特殊氨基酸等。在我国, 海洋微生物资源主要来源于氨基酸、多肽蛋白质、糖类、酶、萜

类等, 尤其是近几年, 我国藻酸双酯钠 (PPS) 、肝糖酯等已经被批准上市。

1.2 海洋微生物活性物质的研究进展

海洋微生物活性物质卓越的生理活性这一特点, 是发掘海洋微生物制品的基础, 在医药方面 (如

抗肿瘤抗癌抗病毒等) 的运用尤其显著。作为发展中国家, 我国尚不能有效地对有用的活性物质

进行提纯, 在最大化高通量法、提取结构复杂的医药用海洋微生物活性物质方面, 距离发达国家

仍有巨大的差距。但是很多高校和科研机构(如浙江大学等) 已经开始对海洋资源微生物资源的

开发加大了重视。表1总结了国内外正在研究的基于海洋微生物的重要海洋药物, 主要体现在

以下几类药物。

表1 国内外正在研究的基于海洋微生物的重要海洋药物

1.2.1 抗菌抗病毒类药物

此类药物的微生物来源主要是通过筛选技术和分离技术从海水海泥沼泽等区域提取, 通过直接

开发或者修饰之后形成新的药物。海洋中的具有抗菌活性的微生物 45%来源于放线菌。例如在

门鼓浪屿区域附近的海泥中通过筛选技术得到的链霉菌亚种(属于放线菌) S.rutgersensis

subsp.Gulangyunensis 产生的氨基糖苷, 能有效抑制菌种的绿脓肝菌。

1.2.2 抗肿瘤类药物

科研人员发现海洋细菌所产生的活性物质同样具有抗肿瘤的功效。新型抗肿瘤药物是重点的研

究领域, 近几年筛选到了许多具有抗肿瘤的海洋细菌。如日本科学家日本冈见, 采用分离技术获

得名叫 Flavobacterium 的一株属于黄杆菌属的海洋细菌, 其所产生的多糖增强免疫的同时能抑制

肿瘤, 成为了化疗药物抗肿瘤的辅料, 并且具有 75%～95% 的肿瘤抑制率。

海洋放线菌中的活性物大致可分为链霉属的菌类和小单孢属的菌类。因为海洋中的放线菌产生

的活性物质具有独特的功能, 所以常被人们来用抗毒及肿瘤。袁献温发现一种名为 ACMA006

的海洋放线菌发酵产物, 其具有极强的抗肿瘤性。

1.2.3 酶抑制剂类药物和医用酶制剂

人体内缺乏某种必要的酶会影响身体健康。另外, 酶制剂作为一种重要生物催化剂, 在医学方面

有重要应用。因此研究微生物产生的酶制剂是近几年较为热门的话题。例如, 溶菌酶与抗生素

联合使用能够显著增高抗生素的医疗效能, 对清理致病细菌具有良好的效果。全世界死于血栓

的人数高达近千万, 研发高效的溶栓酶能够产生极大的经济和社会效果。除此之外具有酶抑制

剂作用的的活性物质最近也被陆续发现。例如, 微囊藻中的蓝藻 Aeruginosin 98-A, B 和

MicropeptinA, B 能够作为胰蛋白酶抑制剂, 从而使微囊藻成为新药品的先导化合物而使人们更

加重视。

　　 2　海洋微生物药物研究的技术和方法

海洋微生物种的活性物质的开发需要先进的科技和各个领域的专家协同作用, 科技创新使海洋

微生物药物的多样性能够迅速发展并且用于临床。海洋微生物的分离、鉴定及发酵培养技术对

于海洋微生物药物研究至关重要并且利用活性物质的筛选分离提纯培养及高值化使用可使海洋

微生物在药业方面的应用最大化。高值化使用即利用现代技术将资源开放成高附加值产品, 提

高有限资源的利用率, 缓解资源的供应和需求的矛盾。要成功发现新的海洋微生物生产的活性

物质, 高效采集和分离菌株成为必不可少的环节。

高效采集需要通过持续研究, 掌握目标菌株一定的规律特性。如日本微生物科学家继利用, 通过

肉眼观察, 直接在深海6500m 的情况下采集海底的泥沙及水的样本。这不仅刺激了海洋微生物

在医药方面的研究, 也为中国未来技术的发展指明了方向。

合适的分离培养能够降低成本。例如, 扩散盒培养法通过模拟自然环境使实验对象在封闭条件

下能够自由交换, 提高微生物的可培养性。再比如, 采用稀释培养法, 克服了实验室下培养基营

养浓度过高抑制一些海洋微生物生长的缺点, 从而提高一些微生物的培养存活率。在此基础上

发展了高通量培养法, 大幅增加了微生物的可培养性, 这个技术促进了许多变形细菌的发现。例

如, Cho 等通过高通量培养法, 从太平洋的近岸和深海中培养出γ-变形菌纲。Connon 等根据微生

物自身特性所产生的不同的代谢特性, 培养出迄今没有获得的进化枝。

现在的技术还需要更多的创新, 海洋微生物多样性和功能性是使海洋新药物迈入工业化的基

础。就我国而言, 对海洋微生物药物的研究还有很多不足之处和局限性。研究技术分散, 水平尚

在初级, 缺乏深度, 研究和生产难以有效合体, 从而加大产业化难度。国内研制出的新类海洋药

物, 其中大部分的长期疗效还有待观察。

　　 3　海洋微生物制药产业链的经济前景

随着海洋微生物药业的新品给多种疾病提供治理康复途径, 海洋微生物药物的需求将大量增加,

而海洋微生物繁殖快、产量多、种类多的特点能够保证大规模生产的产量, 促进国家 GDP 稳定

增长。我国在新世纪前10 年海洋产业生产总值年均增长率为17.1%, 高出同期GDP 增速。由此

可见与传统海洋产业相比, 海洋生物医药产业面临着新的发展机遇。

我国海洋蕴藏着极其丰富的海洋生物资源, 除了前文所述脂类糖类以外, 其他海洋微生物活性物

质(如肽类、聚醚类) 也需要得到重视, 进而从中发现一系列重要的抗癌抗肿瘤药物。若能不断

创新基于海洋微生物的新药新功效, 将对生物医药产业链发展起到不可估量的作用。

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海洋微生物药物研究情况综述　摘要：总结了海洋微生物在医药方面作用的最新研究进展。结合经济、科技和环境的互相作用,探讨了海洋微生物资源对我国制药行业潜在的突破性作用。　　0　引言随着现在陆地自然资源的大力开发,人们将视线转移到海洋。近几年,丰富的海洋微生物资源引起了各发达国家(如美国和日本)以及发展中国家(如中国)的关注。海洋中微生物繁殖快、数量众多、种类也极其多样。在1mL的海水里大约有100万个微生物,其中包括一些微型藻类(蓝藻)、放线菌、细菌、真菌和病毒等,在制药领域具有巨大的潜力。　　1　海洋微生物活性物质生物活性物质,指来自生物体内的对生命现象具有影响的微量物质。而海洋微生物活性物质则...

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