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来自海洋的药物:下一个医学前沿

健康 89xy 3周前 (09-30) 27次浏览

随着医学研究人员继续努力改善人类健康,一些人将注意力转向海洋,因为他们相信地球的海洋可能蕴藏着新型的抗病化学物质。

来自海洋的药物:下一个医学前沿

人类的健康能依赖海洋生物吗?海洋覆盖了地球三分之二以上的面积。俗话说,我们对月球表面的了解比对海底的了解更多。

自从我们第一次去海滩,大海从黑暗、狂暴的状态过渡到宁静、清澈的平静的能力已经让人类感到恐惧和迷惑。

鉴于地球海洋广阔的、尚未开发的性质,探索其深度以寻找新的和创新的治疗方法是有意义的。

海洋动物、植物和微生物已经进化出一种独特的化学物质组合来保护自己和帮助交流。科学家们渴望更多地了解这些新化合物。

为什么要看海?

海洋生物发展出独特的分子选择有许多原因。例如,锚定在地板上并且没有装甲板的动物,如海绵和珊瑚,需要找到其他方法来保护自己。在许多情况下,化学品是他们的首选武器。

此外,海洋生物往往具有相对原始的免疫系统,有些生活在过度拥挤的栖息地,如珊瑚礁,在那里保护自己是一项全职工作。

同时,海洋中的生物需要吸引一些生物,排斥另一些生物。它们还需要通过将卵子和精子同步释放到环境中来协调繁殖。所有这些都需要活跃的生物分子。

生活在海洋中的动物和植物坐在细菌、真菌和其他生物的浴缸中游泳,意图将它们变成一顿饭或一个家。

这种威胁的多样性迫使进化发起越来越复杂的化学战斗。由此产生的一些化合物可能对我们自己的疾病斗争有用。

“考虑一下[…]海洋的普遍食人现象;所有的生物互相捕食,进行永恒的战争,因为世界开始。”

赫尔曼·梅尔维尔,莫比·迪克

古代海洋

医学研究人员对海洋的迷恋并不是什么新鲜事。人类使用海洋药物的第一个证据来自公元前2953年的中国。在伏羲皇帝统治时期,对来自鱼的药物的利润征税。

往前追溯几千年,到了20世纪50年代,一位名叫沃纳·博格曼的有机化学家从一种叫做隐特提斯密码体的加勒比海海绵物种中分离出了许多核苷。

这些化学物质激发了新一代药物的产生,科学家们从这些核苷中衍生出两种药物,称为Ara-A和Ara-C。医生用Ara-A治疗疱疹感染,用Ara-C治疗急性髓性白血病和非霍奇金淋巴瘤。

近年来,从海洋中获取药物的兴趣有所回升。下面,我们提供几个最近的例子。

海螺毒素

芋螺是一种有毒的海螺,它小巧的身体和装饰性的外壳掩盖了它致命的神经毒素。

这种无脊椎动物的化学武器品牌是芋螺毒素——一种高度可变的毒药家族,尽管蜗牛用它们来杀鱼,但它们更有能力杀死人类。

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Conus textile (pictured) is just one of the many species of venomous cone snail.

还有数百种其他种类的锥螺,包括地理锥螺。人们有时称这种软体动物为香烟蜗牛,因为在感染后,你只有足够的时间在死前抽一支烟。

齐科诺肽是芋螺毒素的合成版本,可用作止痛药,效力是吗啡的1000倍。人们可以用它来治疗由癌症、3期艾滋病毒和某些神经疾病等疾病引起的慢性疼痛。

重要的是,正如一位作者所写,“长期服用齐科诺肽不会导致成瘾或耐受性的发展。”

然而,因为齐科诺肽只有在医疗专业人员直接将其输送到脊髓液(鞘内)中时才起作用,所以他们只在其他疗法失败或不可行时使用它。

波下癌症治疗

尽管经过多年的研究,癌症仍然是一个难以攻克的难题。尽管治疗有了很大的改善,但科学家们渴望获得可能有助于这场斗争的新的生物活性化学物质。一些癌症研究人员正在把他们的脚趾浸入海洋中。

最近,一组研究人员研究了他们从七鳃鳗中提取的分子,七鳃鳗是一种无颚寄生鱼类,具有古老的血统。特别是,他们对所谓的可变淋巴细胞受体(VLRs)感兴趣。

vlr的目标是细胞外基质,这是一个在细胞之间运行的分子网络。发动机控制模块在体内发挥不同的作用。例如,它为组织提供结构支持,帮助细胞和组织结合在一起,并帮助细胞间的交流。

由于VLR以细胞外基质为目标,研究人员认为它们可以充当药物骡子,通过通常不可穿透的血脑屏障直接向大脑输送化学物质。

他们的理论是,如果VLR能够绕过血脑屏障——大多数药物的障碍——它们可能能够更有效地治疗某些疾病,包括脑癌和中风。他们在老鼠模型上的初步工作产生了令人鼓舞的结果。

海绵的奇迹

癌症药物研究人员对海绵特别感兴趣。事实上,该主题评论的作者甚至称其为“毒品宝库”。他们写道:

“每年,大约有5300种不同的天然产品和新化合物从海绵中分离出来。[……]这些化合物被证明具有抗菌、抗病毒、抗真菌、抗疟疾、抗肿瘤、免疫抑制和心血管活性。”

海绵Halikondria oka Dai
负责生产一种值得注意的化学物质,研究人员复制了这种化学物质,并将其重命名为eribulin。

在2010年一项涉及乳腺癌转移女性的研究中,该化合物延长了参与者的寿命。当时,作者克里斯托弗·吐温(Christopher Twelves)教授指出,希望“这些结果可能会使eribulin成为晚期转移性乳腺癌妇女的一种新的有效治疗方法。”

海洋细菌

其他科学家研究了一种来自Seriniccus
的叫做Serini醌的化合物,这是一种罕见的海洋细菌。科学家已经证明,这种化学物质可以在实验室中选择性地破坏黑色素瘤癌细胞。

尽管serini醌还远未准备好用于人类,但2019年2月的一项研究让我们更进一步。科学家们确定了分子中提供抗癌能力的部分。

尽管还需要大量的化学工程和广泛的临床试验,但作者认为“总的来说,这些研究表明设计具有类似药物性质的黑色素瘤特异性serini醌衍生物是可行的。”

一种已经通过临床试验并被普遍使用的药物是trabectedin,商标名为Yondelis。制造商从刀鲚的提取物中提取这种药物,通常称为海鞘,是一种囊状海洋无脊椎动物。

研究人员在20世纪60年代末首次发现了海鞘提取物的抗癌特性,经过广泛的研究,研究人员现在找到了一种合成和大量生产它的方法。

Yondelis是这项工作的产物,现在它已被批准在俄罗斯、欧洲和韩国治疗软组织肉瘤。科学家们还在试验将其用于治疗其他癌症,包括前列腺癌和乳腺癌。

抗生素耐药性

抗生素耐药性的威胁很少离开医学研究人员的头脑。越来越多的病原体对现代抗生素越来越不敏感。这种易感性的缺乏使他们更难治疗,因此也更危险。

根据疾病控制和预防中心(CDC)的说法,抗生素耐药性是“我们时代最大的公共卫生挑战之一”。

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Fish slime protects fish from infection — could it help humans too?

人们正在寻找新的化合物来填补无效抗生素留下的越来越大的空白。

这项任务中的一些人转向了海洋,一组人专注于鱼粘液——覆盖一些物种的模糊涂层。

这种粘液很难破坏海洋环境中的病原体,所以一些科学家想知道它是否也有助于对抗陆地病原体。

富勒顿加州州立大学和科尔瓦利斯俄勒冈州立大学的研究人员成功地从粘液中分离出47种不同的细菌菌株。他们培养这些细菌,并将其转化为化学提取物。

接下来,他们对这种提取物进行了其他病原体的测试,发现其中五种细菌菌株对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌
(MRSA)非常有效,而三种对白色念珠菌
有效。

他们在美国化学学会2019年春季全国会议暨博览会上展示了他们的初步发现。

另一项发表在《微生物前沿》杂志上的研究,
研究了海带
,这是一种海藻,碰巧是放线菌的丰富来源。

放线菌是医学研究者特别感兴趣的。正如该研究的作者解释的那样,“放线菌[天然产物]的生物活性包括抗菌、抗真菌、抗肿瘤、抗癌、抗炎、抗病毒、细胞毒性和免疫抑制活性。”

一些放线菌提取物对白色念珠菌
和金黄色葡萄球菌有效。
有趣的是,根据资深作者玛丽亚·德·法马体·卡瓦略博士的说法,“其中七种提取物抑制了乳腺癌,尤其是神经细胞癌的生长,而对非癌细胞没有影响。”

抗真菌药物耐药性

除了抗生素耐药性的问题之外,还有抗真菌药物耐药性的平行问题:杀死真菌的药物也正在失去它们的牙齿。有些人希望海绵能有所帮助。

例如,研究表明,在小鼠模型中,来自海绵的茉莉属植物的化学提取物对白色念珠菌有效。

类似地,一项研究发现,来源于芫菁属海绵的两种化学物质芫菁素A和B
“对[白色念珠菌]
的两性霉素B抗性和野生型菌株具有抗真菌活性”他们还在实验室杀死了人类结肠癌细胞。

科学家每年在海洋中发现大约1000种新化合物。正如一位作者所解释的,它们“通常以结构新颖、复杂和多样为特征。”

然而,仍然很少有海洋来源的化合物在疾病治疗中发挥作用。为什么我们不再使用这些新的化学物质?

化学与临床的差距

首先,和任何实验药物一样,实验室的培养皿和病人之间有一个巨大的飞跃。在生物中,药物并不总是以科学家预期的方式起作用。

其次,许多药物有毒副作用,使其无法使用。这些问题都不是死胡同,因为药理学家和化学家可以调整分子或设计类似的化学物质,但这都是耗时的。

另一个相当大的问题是产生足够数量的海洋衍生化学品。许多物种要么无法在圈养条件下生存,要么需要高度特定、难以维持的环境。同样,这意味着科学家需要找到复制感兴趣分子的方法,这是一条漫长而复杂的道路。

在谈到这些问题时,一篇评论的作者写道,“有机合成和药物化学的力量将不得不发挥出来。”这些都是技术性的、昂贵的障碍。

总之,尽管在这个星球的海洋中似乎有很多希望,但许多潜在的途径是漫长而曲折的,不会有快速的胜利。

随着人类给海洋生态系统带来越来越大的压力,人们对海洋健康的担忧达到了狂热的程度。很可能在科学家有机会收获之前,未来潜在的药物就已经消失了。


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