為什麼科學家們在海洋尋找治療人類疾病新葯

隨著醫學研究人員繼續努力改善人類健康，一些人將注意力轉向海洋，因為他們相信地球的海洋可能會帶來新的抗病化學物質。

海洋覆蓋了地球的三分之二以上。正如諺語所說，我們對月球表面的了解比對海底的了解更多。

自從我們第一次來到海灘以來，海洋從黑暗，爆炸性的憤怒過渡到寧靜，水晶般清澈的平靜的能力讓人類感到恐懼和欺騙。

鑒於地球海洋的巨大未開發性質，探索新的和創新的治療方法是有道理的。

海洋動物，植物和微生物已經發展出一種獨特的化學品組合，以保護自己並幫助溝通。科學家們渴望更多地了解這些新化合物。

為什麼要向大海看？

海洋中的生命已經形成了獨特的分子選擇，這有很多原因。例如，錨定在地板上並且沒有裝甲板的動物，例如海綿和珊瑚，需要找到其他方法來保護自己。在許多情況下，化學品是他們的首選武器。

此外，海洋生物往往具有相對原始的免疫系統，有些生活在過度擁擠的棲息地，如珊瑚礁，在那裡為自己辯護是一項全職工作。

與此同時，海洋中的生物需要吸引一些生物並排斥其他生物。他們還需要通過同步將卵子和精子釋放到環境中來協調繁殖。所有這些都需要活躍的生物分子。

棲息在海洋中的動物和植物坐在細菌，真菌和其他有機體的浴室中游泳，意圖將它們變成一頓飯或一個家。

這種威脅的多樣性迫使演變進行越來越複雜的化學戰。一些產生的化合物可能對我們自己的疾病戰爭有用。

「考慮到海洋的普遍同類相食;所有生物互相捕食，自世界開始以來就進行永久戰爭。」

古海

醫學研究人員對海洋的迷戀並不是什麼新鮮事。人類使用海洋藥物的第一個證據來自中國公元前2953年。在皇帝傅熙統治期間，對魚類衍生藥物的利潤徵稅。

一個名叫Werner Bergmann的有機化學家向前推進了幾千年到20世紀50年代，從加勒比海洋物種Cryptotethya crypta中分離出許多核苷。

這些化學物質激發了新一代藥物的產生，科學家從這些核苷中衍生出兩種叫做Ara-A和Ara-C的藥物。醫生使用Ara-A治療皰疹感染和Ara-C治療急性髓性白血病和非霍奇金淋巴瘤。

近年來，從海洋採購藥物的興趣重新抬頭。下面，我們提供一些最近的例子。

海蝸牛毒素

Conus magus是一種有毒的海洋蝸牛，其小巧的尺寸和裝飾性外殼與其致命的神經毒素組合在一起。

這種無脊椎動物的化學武器品牌是芋螺毒素 - 一種高度可變的毒藥家族，雖然蝸牛用來殺死魚類，但它們能夠殺死人類。

還有數百種其他種類的錐形蝸牛，包括地理錐形。人們有時會將這種軟體動物稱為香煙蝸牛，因為在食用之後，你只有足夠的時間在你死前抽煙。

齊考諾肽是一種合成形式的芋螺毒素，可作為止痛藥，效力比嗎啡高1000倍。人們可能會將其用於治療由癌症，3期HIV和某些神經系統疾病等疾病引起的慢性疼痛。

重要的是，正如一位作者所寫，「長期服用齊考諾肽不會導致成癮或耐受性的發展。」

然而，因為ziconotide僅在醫療保健專業人員將其直接輸送到脊髓液（鞘內）時起作用，所以只有在其他療法失敗或不可行時才使用它。

波浪下的癌症治療

儘管多年的研究，癌症仍然是一個難以破解的堅果。儘管治療方法有了很大改善，但科學家們仍然熱衷於研究可能有助於抗擊的新型生物活性化學物質。一些癌症研究人員正在海洋中浸泡他們的腳趾。

最近，一組研究人員調查了他們從燈盞提取的分子 - 一種具有古老血統的無頜寄生魚。特別是，他們對所謂的可變淋巴細胞受體（VLR）感興趣。

VLR靶向細胞外基質（ECM），其是在細胞之間運行的分子網路。ECM在體內發揮著不同的作用。例如，它為組織提供結構支持，幫助細胞和組織結合在一起，並協助細胞與細胞之間的通信。

由於VLR以ECM為目標，研究人員認為它們可以作為藥物騾子，可以通過通常難以穿透的血腦屏障將藥物輸送到大腦。

他們推測，如果VLR可以繞過血腦屏障 - 大多數藥物的障礙 - 他們可能能夠更有效地治療某些疾病，包括腦癌和中風。他們在小鼠模型中的前期工作取得了令人鼓舞的成果。

海綿的奇蹟

海綿葯對癌症藥物研究人員特別感興趣。事實上，關於該主題的評論的作者甚至將它們稱為「毒品寶庫」。他們寫：

「每年，從海綿中分離出約5,300種不同的天然產物和新化合物。[......]這些化合物被證明具有抗菌，抗病毒，抗真菌，抗瘧，抗腫瘤，免疫抑製和心血管活性。」

海綿Halichondria okadai負責生產一種注釋化學品，研究人員將其複製並更名為艾日布林。

在2010年一項涉及轉移乳腺癌的婦女的研究中，該化合物延長了參與者的壽命。當時，作者Christopher Twelves教授指出，「希望這些結果可能證明艾日布林是治療晚期轉移性乳腺癌的新型有效治療方法。」

海洋細菌

其他科學家研究了一種叫Serinioccus的化合物seriniocone，這是一種罕見的海洋細菌。科學家已經證明，這種化學物質可以選擇性地破壞實驗室中的黑色素瘤細胞。

雖然血清素醌遠未準備好用於人類，但從2019年2月開始的一項研究使我們更近了一步。科學家們發現了分子中提供抗癌能力的部分。

儘管需要進行大量的化學工程和廣泛的臨床試驗，但作者認為，「這些研究表明，設計具有藥物特性的黑色素瘤特異性血清素衍生物是可行的。」

一種已經經過臨床試驗並經常使用的藥物是trabectedin，其商標名為Yondelis。製造商從Ecteinascidia的提取物中獲得這種藥物，通常稱為海鞘，它是一種囊狀海洋無脊椎動物。

研究人員在20世紀60年代後期首次發現了海鞘提取物的抗癌特性，經過廣泛調查，研究人員現在已經找到了合成它並大量生產的方法。

Yondelis是這項工作的產物，現在已經批準在俄羅斯，歐洲和韓國治療軟組織肉瘤。科學家們也在試用它來對抗其他癌症，包括攝護腺癌和乳腺癌。

抗生素耐藥性

抗生素耐藥性的威脅很少成為醫學研究人員的頭腦。越來越多的病原體正在變得不受現代抗生素的影響。這種缺乏易感性使得治療更具挑戰性，因此更加危險。

據疾病控制和預防中心（CDC）稱，抗生素耐藥性是「我們這個時代最大的公共衛生挑戰之一」。

正在尋找新的化合物，以填補無效抗生素留下的日益增長的空白。

這個任務中的一些人已經轉向大海，一組專註於魚泥 - 覆蓋一些物種的陰影塗層。

這種粘液難以破壞海洋環境中的病原體，因此一些科學家懷疑它是否有助於抵禦陸地病原體。

加州州立大學富勒頓分校和俄勒岡州立大學科瓦利斯分校的研究人員設法從粘液中分離出47種不同的細菌菌株。他們種植這些細菌並將它們還原成化學提取物。

接下來，他們測試了這種提取物對抗其他病原體，發現其中五種細菌菌株對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）非常有效，而三種細菌對白色念珠菌有效。

他們在美國化學學會2019年春季全國會議和博覽會上展示了他們的初步研究結果。

另一項研究以微生物學前沿為特色，研究了海帶（Laminaria ochroleuca），這種海藻恰好是放線菌的豐富來源。

放線菌對醫學研究人員特別有意義。正如該研究的作者所解釋的那樣，「從放線菌[天然產物]報導的生物活性包括抗菌，抗真菌，抗腫瘤，抗癌，抗炎，抗病毒，細胞毒性和免疫抑製活性。」

一些放線菌提取物對白色念珠菌和金黃色葡萄球菌有效。有趣的是，根據資深作者MariadeFátimaCarvalho博士的說法，「七種提取物抑製了乳房的生長，特別是神經細胞癌，同時對非癌細胞沒有影響。」

抗真菌葯

除抗生素抗性問題外，還有抗真菌藥物抗性的並行問題：殺死真菌的藥物也會失去牙齒。有些人希望海綿可以提供幫助。

例如，研究表明，來自Jaspis種海綿的化學提取物對小鼠模型中的白色念珠菌有效。

同樣，一項研究發現，來自Euryspongia屬海綿的兩種化學物質甾醇 A和B 「對抗兩性黴素B抗性和[白色念珠菌]的野生型菌株具有抗真菌活性。」 他們還在實驗室中殺死了人類結腸癌細胞。

科學家每年在海洋中發現大約1,000種新化合物。正如一位作者所解釋的那樣，它們「通常具有結構新穎性，複雜性和多樣性的特點。」

然而，仍然很少有海洋衍生化合物在疾病的治療中發揮作用。為什麼我們不使用更多這些新型化學品？

化學與臨床之間的差距

首先，與任何實驗藥物一樣，實驗室培養皿與患者之間存在巨大飛躍。在一種生物中，藥物並不總是以科學家期望的方式作出反應。

其次，許多藥物具有毒性副作用，使其無法使用。由於藥理學家和化學家可以調整分子或設計類似的化學物質，這些問題都不是死路一條，但這都非常耗時。

另一個相當大的問題是產生足夠數量的海洋衍生化學品。許多物種要麼不能在人工飼養中存活，要麼需要高度特異，難以維護的環境。同樣，這意味著科學家需要找到複製感興趣分子的方法，這是一條漫長而複雜的道路。

談到這些問題，一篇評論的作者寫道，「必須承擔有機合成和藥物化學的力量」。這些都是技術性的，昂貴的環節。

總而言之，儘管在這個星球的海洋中似乎有很多希望，但許多潛在的途徑都是漫長而曲折的，並且不會有快速的勝利。

隨著人類對海洋生態系統的壓力越來越大，對我們海洋健康的擔憂正在蔓延 發熱瀝青。在科學家有機會收穫它們之前，很可能未來的潛在藥物正在消失。