长期以来,陆生动植物一直是天然产物(药物)的重要来源,但随着陆生资源日益枯竭,新分子实体药物开发难度日益加大,科学家们开始把药物开发的源头转向了海洋,因此海洋也有了“蓝色药库”之称。
海洋药物的研究在1950年后才开始得到重视,其标志是海绵核苷与海绵尿苷的分离鉴定(1951年)、河豚毒素的分离(1950年)与结构鉴定(1964年)以及加勒比海柳珊瑚中前列腺素的分离鉴定(1969年)。1967年在美国召开的首届海洋药物会议上,学者们便提出了“向海洋要药(drugs from the sea)”的口号。
近年来,得益于分析技术、光谱学和高通量筛选的快速发展,人们对海洋药物的探索突飞猛进,所发现的海洋天然产物(MNPs)数量也逐年增加。
据发表天然产物的权威综述性杂志Natural Products Reports的统计分析:20世纪六、七十年代发现新的MNPs数量有限,但1980年代以后发现新MNPs的数量急剧增加,1981-1985年每年约380个;1986-1990年每年约500个;1991-2000年每年约720个;2001-2006年每年约800个;2007-2010年每年约1000个;2011-2016年每年约1250个;2017-2019年每年约1500个(图1)。2020年发现但暂未统计的新MNPs按1500个计。到目前为止,全世界约报道了34800个新的海洋天然产物。国内外基于海洋天然产物或其衍生物开发而成功上市的药物有17种,处于临床阶段的有32种。
图1 海洋新天然产物的发现数量
我国的海洋药物研究始于1970年代,管华诗院士和龙康侯教授分别开展了海藻多糖和珊瑚天然产物的研究。1985年管华诗院士成功研制出我国第一个海洋多糖新药——硫酸藻酸双酯钠(PSS,用于心血管疾病),并于1990年批准上市;2019年海洋寡糖新药“九期一”被批准上市用于治疗老年痴呆(图2)。我国研发的海洋药物还有海昆肾喜(治疗心血管疾病)、刺参多糖钾注射液(抗癌药)、珍珠精母注射液(治疗子宫功能性出血)、河豚毒素(止痛药)、角鲨烯(促进皮肤健康)和海星胶代血浆(血浆代用品)等。据估计,到目前为止,我国发现了约7400个新MNPs(约占全球新MNPs的21%)。
图2 海洋药物藻酸双酯钠(PSS)和“九期一”的获得
(图片来源:Zhu W et al, 2015)
我实验室海洋生物资源库平台致力于海洋生物天然产物-药物先导化合物的发现和研究,已建有高通量的海洋天然产物提取、分离、制备、结构解析和活性筛选实验平台及样品自动化保藏库,并将建设资源信息化管理与共享平台。通过与中山大学共建共享,目前化合物库已收集超过16000个天然产物的数据信息,并保藏海洋天然产物实体样品超过2600个。
快速、高效地发现新的活性MNPs是海洋创新药物的重要思路。除此之外,生物合成学、微生物共生、化学合成和化学表观遗传修饰等方法与策略都陆续应用到MNPs的挖掘中来,为海洋药物的发展增光添彩。
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