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化学资源丰富的海洋生物:或能帮助人类研发新药物(2)

http://www.it09.cn 时间:2016-06-13 13:48来源:IT09数码网

  这个想法是错的。虽然人们在实验室合成药物上进行了大量投资,但在过去的四十年间,进入市场的大部分药物都是来源于大自然的。美国国家癌症研究所自然产品分所的前主管戴维?纽曼(National Cancer Institute)说道:“人们想凭空造出些东西来,但遭遇了可耻的失败。”就目前而言,即使是超级计算机也无法与30亿年的进化史相提并论。自然界产生的化合物“与化学家能想出来的截然不同。”“人类总以为自己才是最擅长化学的,殊不知大自然早就达到了我们所取得的成就。”马塞尔?加斯帕斯(Marcel Jaspars)说道,他是英国阿伯丁大学的一名化学教授,也是该大学海洋生物多样性中心的主管,同时还是特罗姆瑟大学此次项目的顾问。“你可能会问,‘为什么大自然做不到这些呢?’实际上,大自然已经做到了,我们只是刚刚才发现而已。”

  但即便如此,目前在这一领域开展的生物勘探仍然只占了一小部分,大多数的搜寻工作仍然在实验室中进行。科学家在实验室中扫描这些化学物质,并在所谓的生物活动身上进行测试。让我们假设一下,如果把从某种生物身上提取的化合物与阿尔茨海默症或癌症相关的细胞结合在一起,会发生某种反应吗?如果会的话,该反应会是什么样的呢?反应是明显、还是不明显、还是全靠气温决定?这背后又隐含着什么样的化学结构呢?通常来说,这些反应和促成反应的催化剂已经被科学界所知晓了。到目前为止,已经登记在列的、从海洋生物中提取的分子大约已经有24000种了,具体数字可能比这要多或少几百种。但有时我们还会发现新的分子,它们也许能展现出足够大的潜力,进一步推动新药品的研发。

  海洋中的资源尤其丰富。大约20年前,人们研究海洋生物的目的还只是为了弄清哪些生物在游泳时碰不得,比如蜇人的水母、吓人的电鳗、致命的石鱼等。但这些动物的防御机制正好可以在科学界找到用武之地。海洋生物的进化时间比陆地生物要长得多,这也就意味着,海洋生物拥有更加丰富的化学资源。

  上世纪90年代,科学家开始着手在海洋中寻找新的化学物质。他们的研究范围主要集中在气候较为温和的纬度,因为这里的海洋生物更加丰富,探索起来也更容易。这项工作取得了引人瞩目的成果。据美国国家癌症研究中心指出,每发现一种能用在药品中的新物质,需要筛查15000至20000种化合物。在已知的24000种左右天然海洋化合物中,有13种已经用在了临床实验中,其中的11种更是表现出了抗癌功效。“从大海中寻找天然药物产品的效率可能是其它方法的7到8倍。”加州大学圣地亚哥分校的海洋学与药理学教授威廉?格维克(William Gerwick)说道。

  除了在药物方面取得的成绩之外,其它回报也同样丰厚。首先,在生物勘探的过程中,我们发现了一些新物种,这影响到了我们对各种生态系统的了解,或许还能在生物保护中助我们一臂之力。其次,新发现的化学物质就算不能用在药品中,有些也能充当重要的药理学工具。如在药物分子的成形、烘烤、或提纯过程中,常会用到一些毒素或其它介质。截止至目前来看,我们已经从海绵、水藻、细菌和其它生物中收集了至少121种这样的物质。

  但我们还没有真正开始利用这一资源。据估计,现在所有生活在海水中的细菌中,我们研究过的仅占1%,看它们体内是否含有对人类有益的化学物质。不过,生物勘探的价值如今已经得到了人们的普遍理解。从佛罗里达到阿拉伯半岛,到处都有正在开展的研究项目。

  近年来,海洋生物探索研究人员开始向更加危险、且开发较少的海域迈进。有些细菌为什么能在海底的热液喷口旁边生存呢?既然鱼类无法调节自己的体温,它们究竟进化出了怎样的新陈代谢机制、让自己能够抵御严寒呢?海绵和苔藓虫等生物没有利爪、也不会变色或逃走,那这些小生物又是怎样保护自己的呢?

  “冷水中有一些极具生物活性的化合物,”格维克说道。其中一种化合物发现于南极洲地区,名叫palmyrolide,“它对于杀灭癌细胞极为有效。”换做几十年前,如果哪种新分子只需要一小滴就能杀死一个浴缸那么多的癌细胞,研究人员就会很激动了。“而现在,一小滴新分子能够杀死整整一个游泳池那么多的癌细胞。”这些生物用来御敌的毒素必须效力很强才行,否则毒素在水中扩散开来之后,就不足以对付捕食者了。

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