海洋生物技术

来自海洋的馈赠,海洋生物制药的涵义,海洋生物制药（marinebiopharmacy）的涵义，是指应用海洋药源生物具明确药理作用的活性物质（activesubstance），按制药工程进行系统的研究，研制成为海洋药物的制药工程，是当前正处于发展阶段的生物医药科学领域。,海洋生物药物的现状及功效,世界海洋药物研究现状,世界上海洋药物的研究起始于50年代末60年代初。美国是最早开展海洋生物活性物质研究的国家,随后各国学者相继开展了海洋生物抗肿瘤、抗病毒、抗真菌、抗心脑血管病、抗艾滋病等活性成分的研究。在过去的几十年间,大约6 000 多种海洋天然产物被发现,其中有重要生物活性已申请专利的新化合物有200 多种。在已发现的这些化合物中,不仅包括了陆地生物中已存在的各种化学结构类型,并且还存在很多特殊的新颖化学结构类型。,我国研究简史及现状,中国是世界上最早研究和应用海洋生物药物的国家之一，已有两千多年的历史。在中国最早的医学文献黄帝内经中，就有以乌贼骨作丸、饮以鲍鱼汁治疗血枯的记载。神农本草经、本草纲目、本草纲目拾遗等收载的来源于海洋生物的中药已达百余种。20世纪70年代后期,我国海洋药物研究出现了高潮,海洋药物成为国内海洋综合考察及天然药物开发的热点,至今已有近40年的历史,到目前已开发的海洋药物有藻酸双酯钠、甘糖酯、多烯康、烟酸甘露醇酯、多康佳、海力特、卡迪康、洛伐他汀、降糖宁散、一敷灵等。正在开发的抗肿瘤海洋药物有62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。,海洋生物药物的应用,抗菌海洋药物抗肿瘤海洋药物抗病毒海洋药物抗心脑血管海洋药物,抗菌海洋药物,国外在上世纪四十年代就开始了海洋微生物抗生物质的研究，50 年前从海洋生物中发现并研制成功了第一个新抗生素头孢素开创了开发海洋新抗生素的先河。近几年，由于海洋生物技术的发展，从海洋生物中提取的抗感染活性物质更是层出不穷。 福建海洋研究所的方金瑞教授等首次报道由海洋耐盐、嗜碱放线菌产生的抗菌物质，它有强的耐盐能力，特别能在pH10 的培养基里生长并产生抗菌物质。所产生的抗菌物质包括两个部分：一部分是脂活性的抗革蓝阳性细菌的物质;另一部分是水活性的广谱的抗生素。后者经分离、纯化和鉴定，是一种新型的氨基糖苷类抗生素，称为丁酰苷菌素。它对许多细菌具有强的抑制作用。这是我国首次发现的海洋新抗菌药。,抗肿瘤海洋药物,海洋抗肿瘤天然产物在海洋药物研究中一直占据主导地位, 不仅开展得最早而且具有扎实的研究基础。诸多学者预言, 最有前途的抗癌药物将来自海洋。现已发现海洋生物提取物中至少有10% 具有细胞毒活性, 美国每年有1 500 个海洋化合物单体被分离出来, 其中1% 具抗肿瘤作用。目前已从海绵、海鞘、海兔、海藻、珊瑚等海洋生物中分离获得大量具有抗肿瘤活性的物质, 包括了萜类、酰胺类、肽类、大环内酯、聚醚、核苷等多种类型的化合物。,抗病毒海洋药物,海绵是地球上最原始的多细胞动物，其生活方式独特，代谢产物丰富，是目前抗病毒海洋活性物质研究最多、收获最大的研究对象。现有临床药物阿糖腺苷即是根据从加勒比海生活的隐瓜海绵中发现的一种含有罕见阿拉伯糖的海绵糖苷研制而成的。从同种海绵中还分离到对病毒DNA多聚酶活性有抑制作用的阿糖胸腺嘧啶。另外，从地中海贪婪倔海绵中分离到的倍半萜类化合物avarone对HIV逆转录酶的活性有强抑制作用，无细胞毒性，是一种十分理想的抗病毒先导化合物。,抗心脑血管海洋药物,Fusetani从海绵 Theonella 属中分离到的 3个线性四肽，其中 Nazumamide A 的结构通过 2D NMR 和化学降解法确定为 2, 5-二羟基苯基-L-Arg-L-Pro-Ile-氨基丁酸，实验证明其具有凝血酶抑制活性。具有抗高血压活性的多肽，如来自沙丁鱼的 11肽和 8肽,来自金枪鱼的 8 肽以及来自南极磷虾的 3肽都具有很强的抗高血压活性。,海洋生物制药用到的生物技术,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) 将海洋药物基因转人陆地生物中表达。 (2) 将来自陆地的药物基因转入海洋生物中表达。(3) 将海洋药物基因转人海水养殖生物中表达。,(1)将海洋药物基因转人陆地生物中表达。,将药物目的基因重组人适当的载体后，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)将海洋药物基因转人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，将克隆的海洋药物相关基因转人细菌中得到表达，生产重组产物已经取得了一定的进展。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。,二. 海洋生物反应器,生物反应器(iboercaotr)一般是指利用固定化酶及固定化细胞高效生产产物的技术，它是现代生物技术研究的焦点。以海洋生物为反应器的研究是在藻类细胞的去壁、原生质体培养以及植株再生技术获得突破后迅速发展起来的1门新技术。相对于传统的生物反应器而言，海洋生物反应器具有自身的优点，如藻类生物反应器的培养不需要如细菌、酵母以及细胞培养那样需要苛刻的培养基以及特定的培养条件等，使得培养过程相对简单，大大降低了产品的成本，同时，藻类的繁殖速度很快，同样有利于海洋药物产业化的生产。,三. 纳米海洋生物制药,美国商业周刊指出:21世纪可能取得重大突破的三个领域有纳米技术领域、信息科学与技术和生命科学与生物技术，这一观点获得各个国家和科研人员的赞成。当前，纳米科学与技术正在快速地向前发展，并不断与各个学科交叉、融合，创造出新的研究领域和新的学 科生长点。特别是近几年来，纳米技术快速向海洋生物制药领域渗透，产生了一门崭新的研究领域“纳米生物制药”领域，该领域的进步与发展为现代纳米技术、生物学和制药的研究提供了新技术和新视角。“纳米生物制药”是一门结合“纳米科学”与“海洋生物制药”的重大高新技术领域。,纳米技术与海洋生物制药技术的结合，使得纳米材料在海洋生物制药领域有了广泛的应用前景，为它在海洋生物制药领域开辟了巨大的市场潜力。纳米技术将使海洋生物制药的药物生产实现低成本、高效率、自动化、大规模化。特别是纳米技术将使得海洋生物制药产品实现器官靶向化，这将成为最热门的课题。纳米级海洋生物制药的药物颗粒或