海洋的未来是什么？

经过近半个世纪的探索和发展，海洋药物研究取得了许多宝贵的经验和丰富的研究资料，特别是近年来生物技术的快速发展，为海洋药物开发提供了新的研究方法、研究思路和发展方向。现代化学研究方法与各种生物技术结合越来越紧密，已成为海洋药物研发的主流，并将是未来几十年海洋药物研究的主要趋势。(1)海洋生物活性成分的研究1。海洋天然生物活性成分的发现海洋天然生物活性成分的研究是海洋药物开发的基础和源泉。海洋生物种类繁多，有许多特殊的次生代谢产物。然而，目前海洋生物中活性成分的发现仅处于初始阶段，在化学成分方面得到系统研究的海洋生物数量不到总数的1%。仍有大量的海洋生物需要进行系统的化学成分研究和活性筛选。这项研究的重点是低等海洋生物，如无脊椎动物。海洋天然活性成分往往化学结构复杂，含量极低。利用多靶点生物筛选技术，建立快速、微量的提取、分离和结构测定方法，发现新的生物活性成分，是科学家面临的挑战。2.海洋天然活性成分的结构优化在海洋生物中发现的大量活性天然成分可直接进入新药研发，但部分活性成分存在活性低或毒性大等问题。因此，有必要进一步优化这些作为先导化合物的活性成分的结构，如结构修饰和结构改造，以获得活性更高、毒性更小的新化学成分。3.解决药物来源问题很多海洋天然活性成分含量低，原料收集困难，限制了这种化合物的临床研究和产业化。寻找经济、人工、环境友好的药源已成为海洋药物开发的迫切任务。化学合成是解决药源问题的重要手段。许多海洋活性天然产物已被全合成，如鞘翅目内酯1和鞘氨醇B已被成功全合成。由于许多成分结构复杂，完全合成难度大，成本高，不易形成产业化。通过人工繁殖或模拟自然条件进行室内繁殖研究，美国斯坦福大学成功进行了草苔类昆虫的实验室繁殖研究。科隆利用组织细胞培养和功能基因表达也是解决药源问题的一个新的发展方向。许多科学家正在这一领域进行有益的探索和深入的研究，这些生物技术的应用必将展现生物资源开发的广阔前景。(二)探索新的海洋生物资源海洋生物资源是有待进一步开发的巨大生物资源。环境的多样性决定了生物的多样性，也决定了化合物的多样性。探索新的海洋生物资源已成为海洋药物研究的重要发展趋势。1.海洋微生物资源海洋微生物种类超过1万种，次生代谢产物的多样性是陆地微生物无法比拟的。而能人工培养的海洋微生物只有几千种，不到总数的1%。迄今为止，为分离代谢物而分离和培养的海洋微生物甚至更少。由于微生物可以通过发酵工程获得大量的发酵产物，保证了药物来源。此外，海洋微生物可能是其宿主中天然活性物质的真正生产者，具有重要的研究价值。2.稀有海洋生物资源生长在深海、极地和人迹罕至的岛屿上的海洋动植物含有一些特殊的化学成分和功能基因。在6000米以下的海底发现了具有特殊生理功能的大型海洋蠕虫。细菌仍然存在于水温90摄氏度的海水中。对这些生物的研究将成为一个新的方向。3.海洋生物基因资源海洋生物活性代谢产物是通过单个基因或基因组的编码、调控和表达获得的。获得这些基因表明可以获得这些化合物。开展海洋药用基因资源的研究对于海洋新药的研发将具有重要意义。(1)海洋动植物基因资源:活性物质的功能基因，如活性肽、蛋白质等。(2)海洋微生物基因资源:海洋环境微生物基因和海洋微生物基因。4.海洋天然产物资源经过几十年的研究，海洋天然产物积累了丰富的研究数据，为海洋药物的开发提供了科学依据。(1)我们筛选了数万个多靶点、新模式的海洋天然产物，发现了新的活性。(二)对获得的海洋天然产物进行结构修饰或改造。(3)利用组合化学或生物合成技术，衍生出更多的新化合物，筛选出新的活性成分。5.海洋中药资源海洋中药是中医药宝库的重要组成部分，是民间长期用药经验的总结。历代本草经现代临床实践证明的海洋药物有110多种，是寻找先导化合物和开发海洋药物的重要资源。海洋中药新药开发具有针对性强、见效快、周期短的特点。(3)构建以酶和受体为靶标的生物筛选新技术(1)高通筛选。(2)以蛋白质组学为基础，借助核磁共振、质谱、基因数据库、高柱鉴定等技术，全面揭示了该类化合物的生物学机制。(四)海洋化学生态学研究海洋化学生态学是结合海洋天然产物的化学和生态学方法，探索海洋生化防御机制，追溯活性天然产物的生物来源及其生态功能，揭示海洋生态系统的化学本质。研究海洋生态环境中活性化学物质的信息传递方式、化学防御机制、生物之间的关系以及食物链关系，从生态宏观角度探讨生物活性物质的作用机制。目前，美国、日本等发达国家在海洋药物的开发和研究方面走在了前列。在我国，海洋药物的研究仍方兴未艾。从科研经费的投入可以看出，美国等发达国家对海洋药物研究的重视程度:美国国家研究委员会和美国国家癌症研究所每年花费5000多万美元用于海洋药物开发和研究；近年来，NIH海洋药物基金增长率达到11%以上，与合成药物和植物药物基本持平。日本海洋生物技术研究所和日本海洋科学技术中心每年花费约6543.8亿美元用于海洋药物开发和研究。欧洲海洋科技计划每年用于海洋药物开发和研究的经费约为6543.8+亿美元。海洋药物的研发已经向产业化方向发展。全球海洋生物总价值1969年130亿美元，1982年3400亿美元，1992年6700亿美元，2000年约1.5万亿美元。我国对海洋天然产物的研究始于20世纪70年代，至今已有30多年的历史。曾等学者对南海珊瑚的化学成分进行了系统研究，在1985中发现了一种新型的双14元环四萜。20世纪90年代以来，海洋天然产物的研究发展迅速，我国海洋中的海绵、珊瑚、棘皮动物、苔类、藻类和海洋微生物得到了广泛的研究。到目前为止，估计有500多种海洋生物被研究，申请了约50项发明专利，许多海洋药物获得了新药证书或进入临床研究。海洋天然产物、海洋多糖、海洋微生物和海洋生物技术研究已成为我国海洋药物研究的四大特色。随着海洋药物的快速发展，许多省市和重点大学都成立了相应的海洋药物研究机构和学术团体，每年都举办各种类型的海洋药理学研讨会。国家自然科学基金、国家“863”高技术研究发展基金和各省市重点基金均逐年增加对海洋药物的资助。一些高校开设了海洋医学专业，培养海洋医学专业人才。目前，全国已逐步形成了集教学、科研、生产为一体的系统化海洋药物开发体系。海洋药物的研究方兴未艾，使得该类研究在我国药学研究和生物技术研究领域占据了日益突出的地位。据相关资料显示，目前我国已有6种海洋药物被国家批准上市:海藻酸钠、糖基酯、河豚毒素、角鲨烯、多西环素、甘露醇烟酸酯等。此外，还有10种海洋保健品，有健康的品牌名称。国内正在研发的抗肿瘤海洋药物有6-硫酸软骨素、海洋宝胶囊、脱溴海兔毒素、海鞘A(B、C)、绞肉芝士酯、刺参多糖钾注射液、膜海鞘等，但长期疗效有待进一步观察评估。此外，一批拟申报新一类药物的产品已进入临床研究，如抗艾滋病海洋新药“911”，抗心脑血管疾病药物“D-聚甘油酯”和“916”，治疗肾功能衰竭的国家二类新药“肾海康”。目前海洋药物研究的九大重点领域是:1。海洋抗癌药物研究一直是海洋药物研究的主导。科学家预测，最有前途的抗癌药物将来自海洋。已经发现至少10%的海洋生物提取物具有抗肿瘤活性。美国每年分离出1，500个海洋产物，1%具有抗癌活性。目前至少有10种海洋抗癌药物进入临床或临床前研究阶段。扩大海洋生物的活性筛选，继续寻找高效抗癌化合物，直接用于临床或作为结构改造的前体，开发新型高效低毒抗癌成分将成为海洋抗癌药物研究的发展趋势。2.海洋心脑血管药物的研究目前已开发出许多能有效防治心脑血管疾病的药物，如高度不饱和脂肪酸，能抑制血栓形成，扩张血管。现在，许多制剂已经用于临床。50多种海洋生物毒素不仅有强心作用，还有很强的降压作用。目前，对河豚毒素抗心律失常作用的研究较多。此外还有海藻酸钠和螺旋藻，对高血脂和动脉粥样硬化有很好的预防和辅助治疗作用。3.海洋抗菌抗病毒药物的研究海洋动植物微生物具有丰富的抗菌资源。日本学者发现，约27%的海洋微生物具有抗菌活性。4.海洋消化系统药物的研究。比如海星海星分离的海星皂苷，海星提取的总皂苷，可以治疗胃溃疡。后者对胃溃疡的愈合作用强于西咪替丁和壳聚糖的羧甲基衍生物，商品名为“胃可安”胶囊，疗效确切，治愈率高，已进入临床研究。大连中药厂与中药合作，制成“海洋胃药”，在临床应用中取得了良好的效果。5.海洋抗炎镇痛药物的研究从海洋天然产物中分离出的最显著的活性成分是manoalide，它是一种磷酸酶A2抑制剂。在20世纪80年代中期的临床试验中，它被用作典型的抗炎剂。6.海洋泌尿系统药物研究:褐藻糖胶硫酸酯是一种水溶性多糖，具有抗凝血、降血脂、防止血栓形成、改善微循环、解毒、抑制白细胞、抗肿瘤等作用。临床上用于治疗心脑血管疾病，特别是改善肾功能，提高肾赃肌酐清除率。在国内外首次用于治疗慢性肾功能衰竭，挽救尿毒症患者，疗效显著，无毒副作用。目前已按国家二类新药批准进入临床研究，商品名为“肾海康”。7.海洋免疫调节药物的研究:海洋天然产物是免疫调节剂的重要来源。角蛋白是一种来源于大型海藻的硫酸多糖，具有免疫调节活性，在肾移植中广泛用作免疫抑制剂和细胞反应调节剂。8.其他海洋药物的研究神经系统药物、抗过敏药物等其他研究也取得了很大的成就。海洋是新物种微生物的生存和繁殖场所。从许多新的微生物物种中，可以培养出一系列高效的抗菌药物。例如，来自各种链霉菌的Teleocidin是一种强抗菌药物。海洋毒素是海洋生物研究中发展最快的领域，大多数都具有独特的化学结构。由于许多剧毒毒素是基于其对生物神经系统或心血管系统的高度特异性作用，因此这些毒素及其作用机制是发现新的神经系统或心血管系统药物的重要指导化合物和线索，也可作为寻找新农药的依据。目前发现的海洋毒素的化学结构大致可分为:聚醚类化合物、含氮化合物、降血糖类脂、失忆氨基酸贝毒、酯溶性酚类和含磷络合物。9.海洋功能食品的研发功能食品被誉为“21世纪食品”，代表了当代食品发展的新趋势。功能性食品的生理调节功能是因为它含有多种生理活性物质，是陆生生物无法比拟的。如何利用海洋生物中的活性成分进行深加工，制成风味独特、保健效果显著的海洋功能食品，是目前一个重要的研究领域。其中包括牛磺酸、鱼油不饱和脂肪酸和磷脂、甲壳素和壳聚糖、活性多糖、维生素、膳食纤维、矿物元素等。海洋功能食品的发展趋势是利用多学科现代高新技术手段，研究开发高技术含量、高功能、高效益的海洋功能食品新品种，尽可能保留海洋生物的天然特性和营养成分。