科技养生|海藻被发现是治疗感染和皮肤癌的良药

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在海洋生物的帮助下治愈不是乌托邦。已经有12种拯救生命的药物，例如抗癌药物，已经从海洋生物及其共生微生物群中开发出来。他们在药物开发方面的巨大潜力受到了漫长而昂贵的发现过程的阻碍。由GEOMAR Helmholtz海洋研究中心的海洋天然产物化学研究室组成的研究组，在计算机辅助自动化方法的支持下，现已成功地发现了海洋分子作为治疗源自基尔湾的藻类及其真菌共生体中的感染和皮肤癌的潜在药物。
海洋活性成分的研究首先从海洋宏观和微生物的提取入手，然后对其新的、具有生物活性的化学成分进行纯化和表征，这些化学成分将被用于开发新的治疗学。 GEOMAR和GEOMAR海洋生物技术中心海洋自然产品化学研究部门主任Deniz Tasdemir博士解释说：“药物研究的最大缺陷之一是利用‘经典’生物活性导向的分离过程分离已经描述的天然分子。 ”“这种方法很复杂，而且常常容易失败， ”Tasdemir博士继续说。
在她的研究小组中，她通过自动化的、基于计算机的方法结合生物活性筛选来解决这个问题。在一项为期一年的研究中，人们发现来自KielFjord的褐藻囊状藻抑制了引起医院感染的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA) 。
“基于算法的生物信息学策略和机器学习工具使我们能够绘制褐藻大量代谢物的地图，同时预测对其抗生素活性负责的分子簇， ”Larissa Büdenbender博士说，他是Tasdemir教授小组的前博士后研究员，现在发表在该杂志上的两篇文章之一的第一作者。 海洋药物 。在本研究中应用的算法根据质谱分析中的化学相似度将复杂网络中的分子家族聚在一起，并结合硅机学习工具，帮助我们对提取液中已知的和新的化合物进行化学识别。在萃取物的第一步快速化学分馏后，用生物信息学程序根据分子在各馏分中的相对丰度来预测分子的生物活性。这些生物活性化合物被分离出来。塔斯代尔教授强调：“从藻类生物活性成分的提取到表征的经典发现方法通常需要3-4年的时间。这些自动化工具帮助我们将新的天然抗生素的定向发现缩短到几个月。 ”
塔斯代米尔教授说：“在自然界中，膀胱螺旋藻经常受到海水中数百万微生物污染和生物膜形成的强大压力。因此，正如我们在本研究中所发现的那样，膜结合化合物对于藻类的自我保护具有高度的生态重要性。这些在自然空间发挥关键作用的分子，往往会显示出对抗人类病原体的相关活性。因为膀胱螺旋藻是一种可食用的海藻，因此它不仅是一种有吸引力的药物来源，而且也是食品补充剂或食品保护的候选物质。 ”塔斯代米尔教授说。接下来，我们将探讨膀胱绞股蓝在食品工业中的应用潜力。
许多真菌也生活在共生的表面和海草内部。这些也是发现和开发新药的有希望的来源。由Tasdemir教授研究的博士生范比城从膀胱中分离出120多种共生真菌，并对该真菌进行了研究。详细地说，因为它有效地杀死黑色素瘤型皮肤癌细胞，具有较低的细胞毒性，并有非常丰富的化学库存。比城还利用计算机辅助的自动化方法，用一种罕见的化学支架分离特殊分子。这项研究最近也发表在海洋药物.
根据Tasdemir教授的说法，这仅仅是第二次对以前完全未被发现的真菌属Pyrenochaetopans进行化学研究。化学家继续说：“我们从膀胱绞股蓝中分离出来的真菌是天然抗癌药物的可靠来源。我们在这里发现了几种新的天然产品，我们将它们命名为吡诺塞汀A和B ，它们具有很高的抗皮肤癌的潜力。 ”
塔斯代米尔教授总结说：“大自然是我们今天使用的所有现代药物的一半以上的来源。获得革命性的基因组学、代谢组学、生物信息学和机器学习工具，将以前所未有的方式，使海洋化合物的新的、快速的发现，以及与工业伙伴一起更合理、更有效地用于随后的药物开发。 ” 分页标题
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