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海洋可以成为下一个医药开发的掘金“蓝海”

作者:钟柯平   单位:   时间:2015-08-06

海洋虽然是找药的“富矿”,但资源开发却像大海捞针一样困难。有数据显示,海洋生物量占地球总生物量的87%,生物种类达20多万种,但在目前已分离鉴定的海洋天然产物中,被开发成药物或进入临床研究的却仅占约1%。

由于许多有显著活性的海洋化合物因自然资源有限而无法大量获得,药源采集难成为制约海洋生物医药产业开发的主要障碍。专家认为,基因组学、合成生物学等现代生物技术的应用,有望破解上述难题。

药源采集遇阻

河豚肝脏中的提取物可用作抗癌药物;从太平洋鲱鱼的精巢中提取脱氧核苷酸,对白血球增生有明显作用;从带鱼鳞中提取鸟嘌呤,用作治疗白血病新药的原料,等等。随着陆生药源的日渐减少,“向海洋要药”成为创新药物研发的重要方向。

海洋具有高盐、高压、缺氧、低温等异于陆地的独特的生态环境,这也使得很多海洋生物形成与陆地生物不同的代谢途径,并产生结构独特但药理、毒理作用显著的活性成分,而且大多数成分都是前所未见的。

到目前为止,各国研究人员已经从海洋动植物以及微生物中发现了近2万种天然产物,它们分别在抗肿瘤、抗病毒、抗炎等领域中显示出良好的开发前景。海洋资源目前还很少被开采,因此具有很大挖掘潜力。与美、日、英等发达国家相比,我国拥有较长的海岸线和大面积领海,但在海洋药物的开发上却一直处于落后地位,海洋药物开发明显滞后于陆生天然产物。

一些具有高活性化合物的海洋生物,资源量往往非常稀少,由于海洋生态环境的特殊性,人工养殖也不太可行。另外,由于海洋生物的高活性成分结构十分复杂,因此,培养条件也会非常苛刻,药源很难大规模获得。海洋药用资源的采集难度远高于陆生资源,采样后的保鲜、保存、运输等都需要整体考虑。出于生态环境保护的考虑,样品采集量还不宜过大,不能破坏采样点的生态平衡。

由于我国对海洋药用生物资源缺乏系统评估,所以目前可利用的资源种类十分有限,极端海洋生物资源几乎没有得到利用。而捕捞过度也使得近海海域生物链遭破坏,造成许多重要海洋药用生物资源濒临枯竭。

为此,海洋药源的采集被迫向深海海域探索,采集难度也随之进一步加大。由于我国在海洋药用资源开发方面的研发历史短、人员少、投入少,学科与技术集成较弱等主观因素的制约,海洋药用资源利用难度较大。

生物技术破解难题

长期以来,我国的药物研究和开发都以跟踪和仿制为主,海洋药物也不例外。如何从海洋生物中寻找到高效低毒的活性天然产物并工程化利用,成为我国药物研发实现从仿制到创新的关键一环。

我国现有的海洋药物大多属于天然药物范畴,即直接从海洋生物中提取的有效成分,比如多糖就是从鱼虾贝类中直接获得,这些药物的作用往往比较宽泛。而一些具有特殊疗效的高活性的药物,则需要将海洋生物活性成分经过化学或生物技术转化获得。

合成生物学将成为海洋药物开发的出路。通过生物合成的途径,可将海洋活性物质工程化提取,当然这一方法的研究需要有一段过程,不会太快,但是很有希望。随着DNA测序技术的发展,基因组挖掘、合成生物学等相关技术,将促进新的药源物质的发现和对已有先导化合物的改造。

海洋微生物作为药源具有独特优势,如需要的样品量少,属环境友好型采集;海洋微生物可在实验室大量发酵培养,属可再生资源,且易于合成生物学等技术改造,使之定向生产所需产品。由于海洋微生物大多具有生长周期短、代谢易于调控、菌种较易选育等特点,因此可通过大规模发酵方式实现活性物质的大量生产,从根本上解决药源问题。

为提高药物发现和研制的效率,有必要整合海洋生物的基因、蛋白质、代谢产物以及环境因子的相关研究数据,为发现新化合物及研究化合物新活性提供理论指导。开展海洋微生物药物产生菌的功能基因组学研究,寻找并突破其海洋特异性生长相关的决定基因及机制,将其“驯化”为易于遗传操作、发酵性能良好的微生物药物工业产生菌,也将是今后海洋药物研究的重点。

需加大研发投入力度

虽然海洋药源采集频频遇阻,但经过多年探索,我国海洋生物医药研发仍然取得了丰硕的成果。

中国工程院发布的《海洋产业培育与发展研究报告》显示,目前我国自主研发的海洋药物有藻酸双酯钠、甘糖酯、多烯康、烟酸甘露醇等,另有河豚毒素、肾海康等多种海洋药物进入临床前或临床阶段,仿制或二级衍生的海洋药物30多种。正在开发的海洋药物以及发现的活性物质在治疗癌症、心脑血管疾病等方面表现出巨大的潜力。

随着海洋生物医药技术的进步,未来10-20年海洋生物产业将迎来快速发展的“黄金时代”。

不过,目前我国海洋生物资源开发仍然缺少顶层设计。体制层面上国家资助力度小,企业参与度低。据了解,从“九五”到“十二五”期间,国家对海洋生物资源的开发利用投入不到10亿元。而在美国,每年用于海洋药物开发研究的经费就达5000余万美元;近年来美国国立卫生研究院的海洋药物研究资金已增加到全部研究资金的11%以上,基本与合成药和植物药持平。

专家认为,国家应该加大对海洋药物开发方面的研发投入,国际通行的企业资助研发抵税政策也应该在国内相关的海洋企业率先试点。通过加强学科与技术集成,推动我国海洋创新药物研发的进程。

政策加码促发展

借助国家战略“蓝色经济”的大潮,近年来,海洋生物医药产业呈现出快速发展态势。近十年来,我国海洋生物医药产业的产值增长了十几倍,年增长率27.8%,成为海洋产业中增长最快的领域。

从国际形势上看,海洋生物资源的高效、深层次开发利用,尤其是海洋药物和海洋生物制品的研究与产业化,已成为海洋大国争相竞争的热点领域。

 欧盟的‘PharmaSea’计划、美国的‘海洋生物技术计划’、日本的‘海洋蓝宝石计划’以及英国的‘海洋生物开发计划’等均表明,海洋药物开发已被全世界列为构建战略性新兴产业的重大重要计划。全球主要发达国家和新兴经济体纷纷对发展海洋生物医药产业作出部署,以期获得未来科技经济竞争的优势。

 我国国家政策的加码也令海洋生物医药产业发展可期。《国民经济和社会发展“十二五”规划》指出,要“培育壮大海洋生物医药、海水综合利用、海洋工程装备等新兴产业”;《国家“十二五”海洋科学和技术发展规划纲要》提出重点研究“海洋药物的成药机理和开发技术,开展细菌等微生物和微藻的开发利用研究并形成相关标准等要求”;财政部、国家海洋局联合下发的《关于推进海洋经济创新发展区域示范的通知》又将海洋生物医药、新型海洋生物制品及新型海洋生物材料,列入海洋经济创新发展区域示范重点领域。

山东、浙江、广东、江苏、福建等海洋经济大省也纷纷出台相关扶持政策,加大对海洋生物医药产业的投入,并将其作为蓝色经济的增长点加速推动。

目前,国内已有8个国家海洋高技术产业基地、6个科技兴海产业示范基地,初步形成以广州、深圳为核心的海洋医药与生物制品产业集群,以湛江为核心的粤东海洋生物育种与海水健康养殖产业集群,福建闽南海洋生物医药与制品集聚区和闽东海洋生物高效健康养殖业集聚区等。

产业开发潜力和问题均突出

 作为新的经济增长点,海洋生物医药产业具有无可比拟的优势。当前,创新药物的热点领域主要有三大方向:生物医药、海洋药物、合成生物学。而就海洋药物而言,海洋的生物多样性为创新药物提供了广阔空间。未来5年后,海洋生物医药总体行业产值极有可能突破千亿大关。

作为制药大国,我国真正走进国际市场的海洋生物药物却仍是空白。海洋生物医药是蓝色经济的高附加值产品,但由于其复杂性和特殊性,导致其产业化程度较低,成果转化数量较少,成果转化率较低。科技链不畅、成果转移受阻都是构建海洋生物医药创新体系所亟须解决的问题。

更令人尴尬的是,尽管我国海洋生物资源非常丰富,但已发现的药用海洋生物品种却十分有限。研发海洋创新药物就像“大海捞针”,一些具有高活性化合物的海洋生物往往比较稀少,药源采集是制约海洋生物医药产业发展的瓶颈。

我国的海洋资源调查、评估和保护还不够,海洋生物资源的独特优势尚未发挥。另外,国内海洋生物龙头企业相对较少,与小微企业互补不足,产业生态尚未建立完善;部分领域国际竞争力和国际化水平还存在差异。

未来,海洋生物资源的利用将逐步从近海、浅海向远海、深海发展;陆地高新技术迅速向海洋药物和生物制品开发转移;以企业为主导的海洋药物和生物制品研发体系将成为主流。

“十三五”期间,我国将深入贯彻落实建设“海洋强国”“21世纪海上丝绸之路”等发展战略,以高端产品创新和产业化促进海洋医药和生物制品产业向中高端发展,以产业链协同创新培育和完善产业链,以产业孵化聚集推动海洋生物产业园区(基地)快速发展,同时以加强产业平台建设促进海洋医药和生物制品的可持续发展,从总体上来支撑海洋医药和生物制品产业实现跨越式发展。

 

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