馬麗麗, 田新朋, 李桂菊, 趙晏強(qiáng), 殷建平

1. 中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心, 湖北 武漢 430071;

2. 科技大數(shù)據(jù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430071;

3. 中國科學(xué)院南海海洋研究所, 廣東 廣州 510301

海洋微生物、微型藻類以及海洋無脊椎動(dòng)物是海洋天然活性物質(zhì)的三大主要來源。海洋環(huán)境的特殊性(如高壓、高鹽、缺氧、低溫、黑暗、貧營養(yǎng)等)及海洋生物物種間復(fù)雜廣泛的生態(tài)作用賦予了海洋微生物有別于陸生生物的新陳代謝途徑及適應(yīng)機(jī)制,從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)獨(dú)特、豐富多樣、生物活性顯著的次級(jí)代謝產(chǎn)物, 是新藥來源的重要基礎(chǔ), 被認(rèn)為是天然藥物資源的新寶庫(柏鳳月 等, 2016)。近年來, 從海洋微生物中發(fā)現(xiàn)新的海洋天然產(chǎn)物數(shù)量呈明顯上升趨勢(shì)。2018年報(bào)道的海洋天然產(chǎn)物有55%(857/1554)來源于海洋微生物(Carroll et al, 2020)。從海洋微生物中分離得到的活性物質(zhì)涵蓋了萜類、甾醇類、生物堿類、甙類、多糖、肽類、核酸、蛋白質(zhì)、酶類等, 很多物質(zhì)具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗心腦血管疾病、抗氧化、抗炎、酶及酶的抑制活性、抗寄生蟲、抗過敏反應(yīng)等作用, 這些先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)為藥物研究提供了重要的資源。本文從海洋真菌/細(xì)菌來源天然產(chǎn)物的研究現(xiàn)狀、海洋微生物天然產(chǎn)物的人工合成、海洋微生物天然產(chǎn)物的生物活性評(píng)估以及成藥性評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了概述, 分析了當(dāng)前海洋微生物天然產(chǎn)物研究的態(tài)勢(shì)。

1 海洋微生物天然產(chǎn)物研究現(xiàn)狀

海洋微生物天然產(chǎn)物主要來自海洋真菌和海洋細(xì)菌, 除了生存在水體及海底沉積環(huán)境中的海洋細(xì)菌和真菌外, 還包括很多與其他的海洋生物處于共生、附生等關(guān)系的細(xì)菌和真菌群體。如圖1所示, 通過檢索海洋真菌和海洋細(xì)菌天然產(chǎn)物研究相關(guān)的SCI論文情況可知(來自Web of Science數(shù)據(jù)庫, 檢索時(shí)間截止到2020年3月16日), 國際上海洋微生物來源天然產(chǎn)物的研究始于20世紀(jì)90年代, 整體呈增長趨勢(shì), 尤其是近10年發(fā)展快速,反映出近年來世界各國對(duì)海洋微生物天然產(chǎn)物的研究與開發(fā)越來越重視。

圖1 1992—2019年海洋真菌/細(xì)菌天然產(chǎn)物SCI論文發(fā)表情況Fig. 1 SCI papers published during 1992—2019 in the research field of natural products from marine fungi or marine bacteria

從研究國家分布來看, 在海洋真菌來源天然產(chǎn)物研究方面, 我國在該領(lǐng)域的SCI論文量排名首位, 其次美國、德國、日本、韓國也是海洋真菌天然產(chǎn)物領(lǐng)域的重要研發(fā)國家; 在海洋細(xì)菌來源天然產(chǎn)物研究方面, 我國的相關(guān)論文產(chǎn)出較少于海洋真菌來源天然產(chǎn)物, 稍遜美國排名第二位, 印度、德國、日本也是該領(lǐng)域的世界前五國家(圖2)?？傮w來看, 中國、美國和德國3個(gè)國家海洋微生物天然產(chǎn)物論文發(fā)表數(shù)量占全球的54.6%。

圖2 海洋真菌/細(xì)菌天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域的主要國家(前10)Fig. 2 Top-10 countries in the research field of natural products from marine fungi or marine bacteria

從各國相關(guān)論文的年份分布情況看, 美國、德國、印度、日本開展海洋微生物天然產(chǎn)物研究的時(shí)間較早。相比之下, 我國的海洋微生物天然產(chǎn)物研究起步較晚, 主要起始于近10年, 但近10年里我國在該領(lǐng)域的研究發(fā)展較快, 數(shù)量上一直領(lǐng)先美國等其他國家(圖3)。其中, 中國科學(xué)院、中國海洋大學(xué)、中山大學(xué)、沈陽藥科大學(xué)、浙江大學(xué)等在我國的海洋微生物天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

圖3 1992—2019年海洋微生物天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域重要國家的年度發(fā)文數(shù)量情況無黑點(diǎn)的位置表示該年度論文發(fā)文量為零; 論文發(fā)文量多少與圖中黑點(diǎn)大小成正比Fig. 3 Annual numbers of papers published by top-10 countries in the research field of natural products from marine microorganisms during 1992—2019

從高頻作者關(guān)鍵詞來看, 海洋真菌和海洋細(xì)菌, 尤其是海洋放線菌(如鏈霉菌)是海洋微生物天然產(chǎn)物的熱門來源, 其中聚酮、二酮哌嗪、肽類是出現(xiàn)頻次較多的化合物類型。海洋微生物天然產(chǎn)物的生物活性(包括抗菌活性、細(xì)胞毒性、抗真菌活性、抗癌、抗腫瘤、抗污、抗生物膜活性、抗氧化活性等)、全合成、生物合成(如生物合成基因簇、聚酮合酶合成途徑)、基因組挖掘、代謝組學(xué)、結(jié)構(gòu)解析、藥理學(xué)和藥物發(fā)現(xiàn)等關(guān)鍵詞也出現(xiàn)頻次較多, 也側(cè)面反映出這些內(nèi)容是當(dāng)前海洋微生物天然產(chǎn)物領(lǐng)域的重要研究主題(表1)。另外, 通過科學(xué)知識(shí)圖譜VOSviewer工具繪制了該領(lǐng)域論文關(guān)鍵詞的平均發(fā)表年份分布圖譜(圖4), 可知微生物組、生物合成基因簇、基因組挖掘、代謝組學(xué)等是該領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn), 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)、單菌多次級(jí)代謝產(chǎn)物(One-Strain-Many-Compounds,OSMAC)策略、異源表達(dá)、共培養(yǎng)策略、質(zhì)譜技術(shù)等是該領(lǐng)域的熱門研究技術(shù), 抗菌素耐藥性、抗氧化活性、抗炎活性、治療阿爾茨海默病等是海洋微生物天然產(chǎn)物生物活性研究方面的熱點(diǎn)。

圖4 2006—2016年海洋微生物天然產(chǎn)物領(lǐng)域論文關(guān)鍵詞(出現(xiàn)頻次≥5)的平均發(fā)表年份分布圖中文字大小跟該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次成正比, 出現(xiàn)頻次越多, 文字越大; 反之亦然Fig. 4 Distribution of average publish year of keywords (occurrences ≥ 5) in the research field of natural products from marine microorganisms during 2006—2016

表1 海洋微生物天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域高頻關(guān)鍵詞(前30)Tab. 1 Top-30 high-frequency keywords in the research field of natural products from marine microorganisms

1.1 海洋真菌來源天然產(chǎn)物

海洋真菌的次生代謝產(chǎn)物由于具有結(jié)構(gòu)多樣、生物活性豐富、“創(chuàng)新指數(shù)”高、產(chǎn)量大等特點(diǎn), 已經(jīng)成為化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)(金黎明 等, 2016)。近幾年來新發(fā)現(xiàn)海洋真菌活性次級(jí)代謝產(chǎn)物的數(shù)目也隨之在持續(xù)增加, 《海洋天然產(chǎn)物》2020年報(bào)告最新報(bào)道, 2018年海洋真菌來源代謝產(chǎn)物新增617個(gè)(Carroll et al, 2020)(圖5), 與2017年相比增加了38%, 而與前3年平均數(shù)量相比增加了85%。因此, 報(bào)告中預(yù)測(cè)如果依這種增長趨勢(shì)發(fā)展, 海洋真菌天然產(chǎn)物的數(shù)量(目前為4708種)可能超過腔腸動(dòng)物, 在2021年將成為海洋天然產(chǎn)物的第二大來源, 到2024年將成為最大的來源。海洋真菌天然產(chǎn)物的來源可分為5個(gè)方面: 1) 海洋動(dòng)物來源真菌天然產(chǎn)物, 主要包括在海洋動(dòng)物內(nèi)部組織中生活的內(nèi)生真菌、在海洋動(dòng)物體表附著的附生真菌、在海洋動(dòng)物腸道、外骨骼等處寄生的真菌3類; 2) 紅樹林來源真菌天然產(chǎn)物, 這是海洋真菌的最大類群之一; 3) 海藻來源真菌天然產(chǎn)物, 目前報(bào)道的海藻真菌約占全部海洋真菌的三分之一; 4)海水來源真菌天然產(chǎn)物; 5) 海洋沉積物來源真菌天然產(chǎn)物, 一般為泥沙微粒(金黎明 等, 2017)。

圖5 2014—2018年海洋真菌/細(xì)菌來源天然產(chǎn)物數(shù)量新增趨勢(shì)Fig. 5 Trends of new natural products from marine fungi or marine bacteria during 2014—2018

在研究過的約幾千種海洋真菌種類中, 研究最多的是青霉屬(Penicillium)和曲霉屬(Aspergillus)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 自1991年Kobayasht等報(bào)道第一個(gè)海洋青霉菌來源的天然產(chǎn)物fellutamide A到2014年, 共報(bào)道了392個(gè)海洋青霉菌來源的新天然產(chǎn)物(馬紅光等, 2014)。自1992年Shinggu等首次報(bào)道來自海洋曲霉屬的新天然產(chǎn)物fumiquinazolines A-C 以來,海洋曲霉屬來源的新天然產(chǎn)物數(shù)量也在逐年增加,至今已發(fā)現(xiàn)506個(gè)海洋曲霉屬來源的新天然產(chǎn)物。這些海洋青霉屬和曲霉屬來源的天然化合物結(jié)構(gòu)包括聚酮、生物堿、萜類、甾體、鹵代物、脂肪酸、肽類、糖苷等多種類型, 表現(xiàn)出抗菌、自由基清除、抗寄生蟲、抗癌等多種生物活性。除此之外, 至2014年已報(bào)道的除青霉屬和曲霉屬以外的124種其他海洋真菌來源的新天然產(chǎn)物1133個(gè), 其中我國學(xué)者是曲霉屬和青霉屬以外其他真菌來源的海洋新天然產(chǎn)物的主要發(fā)現(xiàn)者(趙成英 等, 2014; 朱統(tǒng)漢 等, 2014)。

海洋真菌來源天然產(chǎn)物的生物活性涉及抗菌、抗炎、抗病毒、抗腫瘤、抗污損和酶抑制活性等。其中對(duì)人類病原菌如金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大腸桿菌(Escherichia coli)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)、白色念球菌(Monilia albican/canidia Albicans)等抗菌活性的研究較多(金黎明 等, 2017)。另外, 近年來相關(guān)研究表明海洋真菌來源天然產(chǎn)物表現(xiàn)出抗植物病原菌活性。農(nóng)用生物活性較好的海洋真菌主要來源于紅樹林和深海沉積物, 其中曲霉屬和青霉屬真菌具有較好的抗植物病原菌和鹵蟲致死等活性, 在生物農(nóng)藥研發(fā)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域具有重要的研究意義和廣泛應(yīng)用前景, 但大多數(shù)研究仍處在實(shí)驗(yàn)室研究階段, 實(shí)踐應(yīng)用的還較少(王聰 等, 2018; 王丹等, 2019; 付兵 等, 2020)。近年來不斷有研究報(bào)道從支頂孢屬(Acremonium)、鏈格孢屬(Alternaria)、曲霉屬(Aspergillus)、假頭狀孢子屬(Pseudotrichosporon)、毛殼屬(Chaetomium)、分支孢子菌屬(cladosporiosis)、地霉屬(Geotrichum)、鐮刀屬(Fusarium)、青霉屬(Penicillium)、盤多毛孢屬(Pestalotia)、莖點(diǎn)霉屬(Phoma)、葡萄穗霉屬(Stachybotrys)、帚霉屬(Gliocladium)、木霉屬(Trichoderma)、腐質(zhì)霉屬(Humicola)等海洋真菌中分離得到抗腫瘤活性物質(zhì), 其表現(xiàn)出的對(duì)人白血病、肺癌、肝癌、乳腺癌、胃癌、組織細(xì)胞性淋巴癌、宮頸癌、胰腺癌、結(jié)腸癌、前列腺癌等的細(xì)胞毒性使海洋真菌天然產(chǎn)物成為海洋醫(yī)藥的研究熱點(diǎn)(文雯 等, 2019; Wali et al, 2019)。其中由海洋曲霉屬來源的天然產(chǎn)物halimide衍生而來的plinabulin (NPI-2358)已進(jìn)入Ⅱ期臨床研究, 用于治療非小細(xì)胞肺癌,成為20個(gè)海洋藥物之一(趙成英 等, 2014)。Deshmukh等(2018)總結(jié)了近年來海洋真菌中分離得到的199種天然產(chǎn)物有很大潛力發(fā)展成為抗癌藥物的化合物, 可針對(duì)多種特定癌癥細(xì)胞系表現(xiàn)出良好的細(xì)胞毒性。

1.2 海洋細(xì)菌來源天然產(chǎn)物

海洋細(xì)菌是海洋中分布最廣、數(shù)量最多的一類微生物群體。海洋細(xì)菌大多是從海洋沉積物、海水、海藻、海洋動(dòng)物體表等分離獲得, 主要集中在假單胞菌屬(Pseudomonas)、弧菌屬(Vibrio)、微球菌屬(Micrococcus)、芽孢桿菌屬(Bacillus subtilis)、腸桿菌屬(Enterobacter HormaecheandEdwards)和互生單胞菌屬(Domonas)?！逗Ｑ筇烊划a(chǎn)物》2020年報(bào)告最新報(bào)道, 2018年海洋細(xì)菌來源的新增天然產(chǎn)物為240個(gè)(圖5), 呈持續(xù)顯著增長趨勢(shì)(Carroll et al,2020)。海洋細(xì)菌次生代謝產(chǎn)物可分為生物堿、黃酮類、苯丙素類、甾醇類、多糖類、多肽類等, 不同的海洋細(xì)菌產(chǎn)生的活性物質(zhì)種類以及各化合物比例存在一定差異, 活性研究方面主要涉及到抑菌和抗腫瘤活性(Carroll et al, 2020; 李慧玲 等, 2020)。

海洋放線菌在海洋細(xì)菌天然產(chǎn)物中研究最多,海洋沉積物、海綿和紅樹林等多種海洋資源中都蘊(yùn)含著豐富的放線菌, 這些海洋放線菌具有獨(dú)特的代謝途徑, 能夠產(chǎn)生結(jié)構(gòu)新穎活性良好的代謝產(chǎn)物,在新藥開發(fā)中蘊(yùn)藏著巨大的潛能(趙婷婷 等,2018)。目前海洋沉積物來源放線菌仍是研究重點(diǎn),已報(bào)道的產(chǎn)活性化合物的海洋放線菌約有一半分離自海洋沉積物。海洋放線菌在抗癌藥物的研究方面較海洋真菌、海綿等起步晚, 但有研究表明, 海洋放線菌的代謝產(chǎn)物中蘊(yùn)藏著結(jié)構(gòu)較新奇的天然產(chǎn)物,為抗腫瘤藥物提供先導(dǎo)化合物, 顯示出巨大的發(fā)展?jié)撃? 如20S蛋白酶體抑制劑Salinosporamide A(NPI-0052)于2012年進(jìn)入臨床試驗(yàn), 2015年就被美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批準(zhǔn)為治療多發(fā)性骨髓瘤的孤兒藥(Marizomib)(Niewerth et al, 2014)。另有很多研究報(bào)道了海洋動(dòng)植物共附生的放線菌能夠產(chǎn)生具有結(jié)構(gòu)多樣的抗菌、抗腫瘤等活性物質(zhì)。

最常見且研究最多的海洋放線菌為鏈霉菌屬(Streptomyces)。從1976年報(bào)道首例海洋鏈霉菌來源的aplasmomycins A-C至2016年, 一共報(bào)道了547個(gè)海洋鏈霉菌新天然產(chǎn)物(王聰 等, 2016)。2017年海洋放線菌鏈霉菌屬新增天然產(chǎn)物137個(gè), 2018年繼續(xù)新增167個(gè)(Carroll et al, 2019, 2020)。海洋鏈霉菌來源天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類型呈現(xiàn)多樣性, 涉及生物堿等含氮化合物(約61%)、聚酮(約35%)、鹵代物(約10%)、萜類(約7%)等, 67.3%的化合物表現(xiàn)出腫瘤細(xì)胞毒、抗菌、抗瘧、抗寄生蟲, 以及糖苷酶抑制等生物活性。調(diào)研結(jié)果顯示, 中國在海洋鏈霉菌天然產(chǎn)物方面的研究論文排名首位, 美國、印度、德國、韓國、日本等國也是海洋鏈霉菌天然產(chǎn)物的主要貢獻(xiàn)者(王聰 等, 2016)。近年來, 海洋擬諾卡菌(Nocardiopsis)由于其獨(dú)特的代謝功能, 成為海洋放線菌次級(jí)代謝產(chǎn)物的重要來源, 對(duì)擬諾卡菌的研究僅次于鏈霉菌, 至2019年已報(bào)道海洋擬諾卡菌來源天然產(chǎn)物67個(gè), 結(jié)構(gòu)包括吡喃酮類、二酮哌嗪類、多肽類等, 其中約46%是吡喃酮類化合物(王聰 等,2019)。另外, 主要分布于熱帶和亞熱帶海洋沉積環(huán)境中的鹽孢菌屬(Salinispora)是首個(gè)被報(bào)道的專性海洋放線菌。截止2017年, 從鹽孢菌屬沙棲鹽孢菌(Salinispora arenicola)、太平洋鹽孢菌(Salinispora arenicola)、熱帶海洋鹽孢菌(Salinispora arenicola)中分離出共30種新穎次級(jí)代謝產(chǎn)物, 其中鹽孢菌素A (NPI-0052)是抗腫瘤顯著的明星化合物(王可欣等, 2018)。

2 海洋微生物天然產(chǎn)物的化學(xué)合成與生物合成

2.1 海洋微生物天然產(chǎn)物的化學(xué)合成

骨架新穎、活性獨(dú)特的海洋天然產(chǎn)物是藥物先導(dǎo)化合物的重要來源, 但由于海洋樣品難以重復(fù)獲得、活性成分含量極其低微, 難以通過提取分離手段大量獲得, 加之海洋活性天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 難以大量提取, 使得許多高活性海洋天然產(chǎn)物無法進(jìn)行后續(xù)的生物學(xué)活性和成藥性評(píng)價(jià)以及結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化, 一直是海洋新藥研發(fā)的瓶頸之一。另外, 直接從海洋微生物中提取出的海洋天然產(chǎn)物, 可能會(huì)出現(xiàn)特異性生物活性差異, 甚至毒副效果大或者吸收不完全、代謝不充分、長期使用產(chǎn)生耐藥性等不合理的藥代動(dòng)力學(xué), 因此需要對(duì)其進(jìn)一步人工修飾才能作為藥物進(jìn)行臨床使用。還有一些化合物本身不宜直接開發(fā), 但是其具有良好的生物活性, 可以將這些海洋天然次級(jí)代謝產(chǎn)物作為先導(dǎo)化合物, 以供研究人員對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化和改造其結(jié)構(gòu), 從而研發(fā)出后續(xù)系列產(chǎn)品, 這些化合物所具有的活性基團(tuán)往往也可以作為活性先導(dǎo)結(jié)構(gòu), 為研制創(chuàng)新型藥物提供重要模型。

現(xiàn)代有機(jī)合成尤其是海洋天然產(chǎn)物全合成的迅猛發(fā)展, 特別是對(duì)具有生物活性和藥理作用的海洋天然次級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)展起到重要作用, 為獲取復(fù)雜小分子海洋活性天然產(chǎn)物提供了重要手段。探究海洋天然產(chǎn)物全合成的新策略和新方法, 建立高效、高選擇性的規(guī)?；苽浼夹g(shù), 是國際海洋藥物研究的熱點(diǎn)。喬梁等(2015)概述了6個(gè)已被批準(zhǔn)上市的小分子海洋藥物的全合成研究, 分別是阿糖胞苷(Cytarabine, Ara-C)、阿糖腺苷(Vidarabine,Ara-A)、曲貝替丁(Ecteinascidin-743, ET-743)、脫氫膜海鞘素(Dehydrodidemnin B, Didemnin B)、甲磺酸艾日布林(Eribulin)、海兔毒素(Dolastatins)類化合物。其中, 抗腫瘤和抗病毒藥物Ara-C和Ara-A都是以海綿核苷類化合物為先導(dǎo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化, 采用全合成技術(shù)而獲得的藥物分子。另外, 目前Ara-A雖然已經(jīng)可以通過人工合成大量得到或者通過酶催化大量生產(chǎn), 但目前臨床用藥則主要來源于陸生鏈霉菌—抗生鏈霉菌(Streptomyces antibioticus)培養(yǎng)液中提取。

海洋天然產(chǎn)物立體構(gòu)型往往與其生物活性息息相關(guān), 因此確定立體構(gòu)型是海洋天然產(chǎn)物領(lǐng)域的另一個(gè)研究難點(diǎn)和重要內(nèi)容。彭吉星等(2015)綜述了目前海洋天然產(chǎn)物立體構(gòu)型確定的常用方法及其應(yīng)用研究案例, 例如借助量子化學(xué)計(jì)算的方法解決了一株海綿來源真菌——黃曲霉(Aspergillus flavus)中分離到的環(huán)匹阿尼酸衍生物speradine C的立體構(gòu)型問題。目前確定海洋天然產(chǎn)物絕對(duì)構(gòu)型的方法包括基于手性試劑的核磁共振法、光譜學(xué)方法、參考生物合成或生物信息學(xué)方法、X 線單晶衍射方法、有機(jī)合成方法、量子化學(xué)計(jì)算方法等。但在化合物構(gòu)型解析方面沒有一種通用的方法能夠解決所有化合物的結(jié)構(gòu)問題, 即使是綜合應(yīng)用波譜學(xué)和化學(xué)合成方法, 目前仍有相當(dāng)多的結(jié)構(gòu)無法確定。

盡管有機(jī)合成化學(xué)在海洋微生物天然產(chǎn)物中已取得較大進(jìn)展, 但在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多手性中心的天然產(chǎn)物全合成中也普遍存在一些問題, 具體表現(xiàn)在合成路線長、產(chǎn)率低、需要昂貴試劑或苛刻的反應(yīng)條件, 難以實(shí)現(xiàn)大量合成或生產(chǎn)等。近年來出現(xiàn)的合成生物學(xué)正好彌補(bǔ)了這些問題。

2.2 海洋微生物天然產(chǎn)物的生物合成

天然產(chǎn)物的生物合成是在基因和蛋白功能水平上認(rèn)識(shí)和理解復(fù)雜天然產(chǎn)物的生物合成機(jī)制, 以化學(xué)、生物學(xué)知識(shí)為指導(dǎo), 通過合理設(shè)計(jì)在發(fā)酵友好的微生物中實(shí)現(xiàn)生物合成途徑的重構(gòu), 進(jìn)而通過系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物的規(guī)?；铣?。天然產(chǎn)物化學(xué)合成的主要優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)的可變性, 而生物合成的主要優(yōu)勢(shì)在于過程的經(jīng)濟(jì)性, 兩種策略的融合可綜合兩方面優(yōu)勢(shì), 為復(fù)雜海洋微生物天然產(chǎn)物的高效合成提供了新的思路。

2.2.1 海洋微生物天然產(chǎn)物生物合成基因簇或元件研究

研究發(fā)現(xiàn)許多微生物基因組中含有多個(gè)次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成基因簇, 在海洋微生物基因組中,大約10%的DNA序列編碼次級(jí)代謝產(chǎn)物的生物合成, 許多放線菌8%～10%的基因組序列與次級(jí)代謝相關(guān)(侯路寬 等, 2017; 鞠建華, 2017)。但常規(guī)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下, 許多次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成途徑是處于沉默狀態(tài)的, 因此需要通過激活一些沉默基因簇和次級(jí)代謝產(chǎn)物代謝途徑, 激活海洋微生物的天然產(chǎn)物生物合成潛能。目前合成基因簇激活方法有:1) OSMAC是一種激活次級(jí)代謝產(chǎn)物沉默基因簇的傳統(tǒng)方法, 主要是通過改變培養(yǎng)基成分、改變發(fā)酵條件、添加不同小分子化合物等常規(guī)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件來影響次級(jí)代謝產(chǎn)物的生物合成途徑, 包括相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯、酶抑制或者酶激活, 但OSMAC策略改變代謝途徑的準(zhǔn)確機(jī)制仍沒有被完全了解; 2) 共培養(yǎng)策略是模仿多種微生物共存的生態(tài)環(huán)境, 在實(shí)驗(yàn)室條件下共同培養(yǎng)兩種或者多種不同的菌株, 使菌株因競(jìng)爭或?qū)苟碳ぎa(chǎn)生在常規(guī)培養(yǎng)條件下無法獲得的沉默基因簇產(chǎn)物; 3) 轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控主要是通過表達(dá)正向調(diào)控因子或者敲除負(fù)向調(diào)控因子來激活沉默基因簇表達(dá); 4) 表觀遺傳調(diào)控是在不改變DNA序列的情況下, 主要通過DNA甲基化、組蛋白修飾等途徑進(jìn)行沉默基因簇的激活; 5)異源表達(dá)是通過把沉默的基因簇轉(zhuǎn)移到大腸桿菌、酵母等異源表達(dá)寄主中來誘導(dǎo)沉默基因表達(dá), 有研究已證實(shí)這是一種可獲得一些新的天然產(chǎn)物的成功策略(李雪, 2017; 趙江華 等, 2020; 馬新華 等,2020)。

2.2.2 海洋微生物天然產(chǎn)物生物合成途徑研究

同陸生微生物相似, 目前已經(jīng)獲得的絕大多數(shù)的海洋微生物的代謝途徑仍然基于Ⅰ型聚酮合酶(Polyketide synthase, PKS)、Ⅱ型聚酮合酶和非核糖體肽合成酶(Non-ribosomal peptide synthetase, NRPS)以及PKS/NRPS雜合途徑。因此海洋微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物的生物合成主要源于4種途徑: 聚酮合酶途徑, 非核糖體肽合成酶途徑, 聚酮-非核糖體肽合成酶雜合途徑, 以及其他途徑, 如錢士云等(2019)發(fā)現(xiàn)海洋長孢葡萄穗霉菌中雙吲哚化合物的生物合成途徑主要通過色氨酸途徑并且受色氨酸合成基因的調(diào)節(jié)。近年來研究多集中于聚酮合酶和非核糖體肽合成酶體系負(fù)責(zé)的模塊化生物合成領(lǐng)域(黃婷婷 等,2018)。

2.2.3 組合生物合成技術(shù)

海洋微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成基因簇及其代謝途徑的闡明, 為組合生物合成技術(shù)在海洋微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。組合生物合成技術(shù)通過將克隆的生物合成基因簇進(jìn)行異源表達(dá),從而快速、大量獲取海洋來源的天然產(chǎn)物(龐博 等,2015)。因此, 雖然起步較晚, 組合生物合成技術(shù)在海洋微生物天然產(chǎn)物研究中得到了較多關(guān)注并取得了一些重要成果, 很多海洋微生物產(chǎn)聚酮類或聚肽類化合物基因組已被克隆(陳俊升 等, 2009)。例如,研究人員已經(jīng)能夠采用純酶學(xué)手段在體外重建腸球菌素和改造Patellamides的生物合成途徑, 為利用合成生物學(xué)手段改造天然產(chǎn)物提供了參考和元件庫。Salinosporamide A是海洋專有放線菌——熱帶鹽水孢菌(Salinispora tropica)通過PKS/NRPS雜合途徑合成的化合物, 研究人員利用前體添加、基因失活、基因重組和化學(xué)酶法等組合生物合成技術(shù)獲得了20多個(gè)salinosporamide A的結(jié)構(gòu)類似物(肖吉等, 2012)。鞠建華等2016年研究發(fā)現(xiàn)了5-磷酸吡哆醛(pyridoxal 5'-phosphate, PLP)連接的轉(zhuǎn)氨酶和一個(gè)新的異構(gòu)酶在兩個(gè)鏈霉菌中的非蛋白質(zhì)氨基酸l-allo-Ile天然產(chǎn)物生物合成中的協(xié)同作用 (Li et al,2016)。

生物合成技術(shù)推動(dòng)了海洋微生物天然產(chǎn)物領(lǐng)域的快速發(fā)展, 但也仍存在一些問題。例如, 如果微生物生物合成基因簇較大, 則會(huì)增加生物合成途徑重構(gòu)的復(fù)雜性, 得到的表達(dá)系統(tǒng)可能達(dá)不到預(yù)期效果。另外, 目前海洋微生物天然產(chǎn)物生物合成還處于初級(jí)發(fā)展階段, 存在通量低、錯(cuò)誤率高、自動(dòng)化程度低、與傳統(tǒng)工藝相比經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)不明顯等一些問題, 且目前對(duì)生物合成過程中的一些重要代謝途徑和酶作用機(jī)制了解不足, 這些都限制了海洋微生物天然產(chǎn)物生物合成的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。最后,合成生物學(xué)等技術(shù)在海洋微生物天然產(chǎn)物生物合成中的應(yīng)用也不可避免的引起人們對(duì)其可能帶來的生物安全風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生擔(dān)憂, 比如改造微生物的環(huán)境釋放或泄漏對(duì)自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和人類健康方面的影響等, 相關(guān)的生物安全風(fēng)險(xiǎn)防控和監(jiān)管措施值得進(jìn)一步考慮(王麗蘋 等, 2017; 楊菊 等, 2017; Gómez-Tatay et al, 2019)。

3 海洋微生物天然產(chǎn)物的活性評(píng)估

海洋微生物天然產(chǎn)物的活性評(píng)估主要是指測(cè)定其生物活性物質(zhì)的抗氧化、抗病原細(xì)菌、抗真菌、抗病毒、抗腫瘤等的能力以及其生物酶、功能肽等生物活性, 從而篩選出有價(jià)值的活性物質(zhì)。基本流程可概括為: 試驗(yàn)材料或樣品采集?選擇合適方法分離、純化和篩選目標(biāo)微生物, 活性菌種的鑒定?活性菌種的發(fā)酵以及化學(xué)分離?活性物質(zhì)的篩選?活性物質(zhì)某種抗性的活性測(cè)定?抗腫瘤等活性成分鑒定?單體化合物的活性驗(yàn)證。在某些情況下, 為了研究不同基團(tuán)對(duì)化合物生物活性的影響, 需要進(jìn)行如?；?、羥基化、鹵化和糖基化等合成后修飾。另外, 目前不僅僅是海洋微生物來源的天然產(chǎn)物,一般情況均是對(duì)新化合物進(jìn)行的活性評(píng)價(jià), 很少對(duì)已知化合物做系統(tǒng)的活性評(píng)價(jià), 這種已知化合物活性評(píng)價(jià)不系統(tǒng)的情況下, 會(huì)漏掉重要活性的化合物,這種情況應(yīng)該引起大家重視。

3.1 抗腫瘤活性評(píng)價(jià)

在海洋天然產(chǎn)物多種生物活性研究中, 海洋抗腫瘤活性物質(zhì)的研究在海洋天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域一直占據(jù)重要地位?？鼓[瘤活性評(píng)價(jià)通常包括兩個(gè)步驟:1) 初篩: 利用體外實(shí)驗(yàn)檢測(cè)受試化合物對(duì)腫瘤細(xì)胞生長狀態(tài)的影響。細(xì)胞活性測(cè)定是常用的方法,采用酚酞藍(lán)細(xì)胞排染法、細(xì)胞計(jì)數(shù)法(Cell Counting Kit-8, CCK-8)、噻唑藍(lán)[3-(4,5)-dimethylthiahiazo(-z-y1)-3,5-di-phenytetrazoliumromide, MTT]比色法、磺酰羅丹明B (Sulforhodamine B, SRB)比色法等方法測(cè)定化合物對(duì)腫瘤細(xì)胞生長抑制能力, 從而測(cè)定追蹤抗腫瘤活性成分, 該方法能高效、準(zhǔn)確的分離純化抗腫瘤活性物質(zhì), 減少盲目性(劉光甫 等, 2016;謝春蘭 等, 2017)。2) 確證實(shí)驗(yàn): 利用實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物腫瘤模型觀察體內(nèi)抗腫瘤作用, 并通過細(xì)胞分子生物學(xué)方法探討抗腫瘤作用機(jī)制。相對(duì)來說, 海洋微生物天然產(chǎn)物抗腫瘤活性的藥理學(xué)研究大多僅停留在體外對(duì)腫瘤細(xì)胞毒性作用的初步篩選, 能夠開展深入機(jī)制研究以及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的還較少。

3.2 抗氧化活性評(píng)價(jià)

抗氧化活性評(píng)價(jià)是指測(cè)定天然產(chǎn)物對(duì)自由基的清除能力或者對(duì)脂類物質(zhì)氧化的抑制能力, 既要測(cè)定其體外抗氧化能力, 又要考慮其在生物體內(nèi)的抗氧化效果。曾維才等(2013)和張雪等(2017)等系統(tǒng)介紹了天然產(chǎn)物抗氧化活性的常用評(píng)價(jià)方法, 可為海洋微生物天然產(chǎn)物抗氧化活性評(píng)價(jià)提供參考, 概括起來可包括: 1) 羥基自由基清除法, 主要有脫氧核糖法、鄰二氮菲法等; 2) 超氧陰離子清除法, 主要有NBT (Nitro-blue tetrazolium, 氮藍(lán)四唑)法、AP-TEMED (過硫酸銨/N, N, N', N'-四甲基乙二胺)體系法、鄰苯三酚法等; 3) 基于電子轉(zhuǎn)移途經(jīng)的自由基清除法, 主要有ABTS [2,2'-azinobis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate, 2,2'-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽]自由基陽離子清除實(shí)驗(yàn)、DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazine, 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)自由基清除實(shí)驗(yàn)等; 4) 基于氫原子轉(zhuǎn)移途徑的自由基清除法, 主要有氧自由基吸收能力(Oxygen Radical Absorbance Capacity, ORAC)測(cè)定法、化學(xué)發(fā)光(Photochemiluminescent, PCL)法、總自由基清除抗氧化能力(Total Peroxyl Radical -trapping Antioxidant Parameter, TRAP)法、DMPD (N,N-Dimethyl-p-phenylenediamine, N, N-二甲基-對(duì)苯二胺)法等; 5) 抑制自由基產(chǎn)生能力活性測(cè)定方法, 主要有絡(luò)合金屬離子檢測(cè)方法, 如鐵離子絡(luò)合能力、銅離子絡(luò)合能力、磷鉬絡(luò)合物法等; 6) 碘量滴定法的脂質(zhì)氧化測(cè)定實(shí)驗(yàn); 7) 細(xì)胞抗氧化活性評(píng)價(jià)方法,常用的有細(xì)胞抗氧化活性(cellular antioxidant activity, CAA)測(cè)定法、MTT法、ATP (adenosine triphosphate)測(cè)定法等; 8) 以小鼠等動(dòng)物模型為基礎(chǔ)的體內(nèi)抗氧化評(píng)價(jià)方法。

3.3 抗菌活性評(píng)價(jià)

如前文所述, 抗菌活性是海洋微生物天然產(chǎn)物活性評(píng)價(jià)研究中較活躍的領(lǐng)域之一。K-B (Kirby-Bauer)紙片法是世界衛(wèi)生組織規(guī)定的一般抗菌藥物篩選標(biāo)準(zhǔn)方法, 該方法使用的初篩菌株通常包括金黃色葡萄球菌(G+)、藤八迭球菌(G+)、大腸桿菌(G-)、綠膿桿菌(G-)等。例如尚卓等(2012)采用濾紙片法分析了一株海洋放線菌唐德鏈霉菌(Streptomyces tendae)的抗菌活性, 該菌株對(duì)枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌具有顯著抗菌活性。對(duì)于抗厭氧菌藥物篩選, 目前尚無公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法, 多依據(jù)實(shí)際情況采用微量液體稀釋法篩選抗變形鏈球菌藥物, 或瓊脂稀釋法篩選抗幽門螺旋桿菌藥物。季宇彬等(2019)建立并完善了一種改良雙層瓊脂板篩選法,通過共培養(yǎng)可從海洋真菌中快速篩選并發(fā)現(xiàn)抗菌活性菌株。

3.4 抗病毒活性評(píng)價(jià)

鑒于流感病毒的高變異性及耐藥性和現(xiàn)有抗流感化學(xué)合成藥物有限的瓶頸問題, 結(jié)構(gòu)新穎、藥理活性多樣的海洋微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物是尋找抗流感病毒新藥的一條重要途徑。20世紀(jì)50年代, 來源于海洋真菌——產(chǎn)黃頂孢霉(Acremonium chrysogenum)的頭孢菌素C是第一個(gè)從海洋微生物中獲得并成功開發(fā)為藥物的化合物, 成為后來頭孢菌素系列抗生素的先導(dǎo)化合物。細(xì)胞病變法(cytopathic effect, CPE)是常用的天然產(chǎn)物體外抗病毒活性測(cè)定方法。彭吉星(2015)采用CPE法對(duì)H1N1病毒感染狗腎上皮細(xì)胞進(jìn)行了初步體外抗病毒活性篩選, 再通過高效液相色譜-紫外-質(zhì)譜聯(lián)用(High Performance Liquid Chromatography-UV-Mass Spectrometry, HPLC-UVMS)方法化學(xué)篩選和菌株種屬的排重, 最終選取了5株具有較強(qiáng)抗甲型流感活性的海洋真菌菌株進(jìn)行活性產(chǎn)物研究。另外, 陳飛敏(2019)采用MTT實(shí)驗(yàn)來評(píng)價(jià)紅樹林真菌娃兒藤內(nèi)生真菌(Diaporthesp.)SCSIO 41011與海生真菌CochlioboluslunatusSCSIO 41401的次級(jí)代謝產(chǎn)物的細(xì)胞毒性和不同亞型流感病毒的體外抗病毒活性篩選。采用蛋白質(zhì)免疫印跡、間接免疫熒光和實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法檢測(cè)代謝產(chǎn)物Spirostaphylotrichin X對(duì)甲型流感病毒復(fù)制的影響, 并采用假病毒抑制實(shí)驗(yàn)、血凝抑制實(shí)驗(yàn)、神經(jīng)氨酸酶抑制實(shí)驗(yàn)、時(shí)間過程分析實(shí)驗(yàn)和病毒RNA聚合酶抑制實(shí)驗(yàn)研究了其對(duì)流感病毒復(fù)制周期的阻斷作用。

3.5 酶/酶抑制活性評(píng)價(jià)

酶活性的測(cè)定方法按反應(yīng)時(shí)間通?？煞譃?種:1) 定時(shí)法: 又稱中止反應(yīng)法, 在酶反應(yīng)一定時(shí)間后,通過加入強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、蛋白沉淀劑等使反應(yīng)完全停止, 通過測(cè)定酶反應(yīng)開始后某一時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)物或底物濃度的總變化量來計(jì)算酶反應(yīng)初速度; 2) 連續(xù)監(jiān)測(cè)法: 又稱動(dòng)力學(xué)法或速率法、連續(xù)反應(yīng)法。在酶反應(yīng)過程中, 用儀器持續(xù)監(jiān)測(cè)某一反應(yīng)產(chǎn)物或底物濃度隨時(shí)間的變化從而計(jì)算出酶反應(yīng)初速度; 3) 平衡法: 又叫終點(diǎn)法, 通過測(cè)定酶反應(yīng)開始至反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)產(chǎn)物或底物濃度總變化量來計(jì)算酶活力。采用的監(jiān)測(cè)方法有分光光度法、旋光法、熒光法、電化學(xué)方法、化學(xué)反應(yīng)法等。例如董佩佩等(2018)利用分光光度計(jì)比色法對(duì)從海洋動(dòng)物、海水、底泥等分離出的產(chǎn)中性蛋白酶、淀粉酶活性菌株進(jìn)行了測(cè)定。酶抑制活性的測(cè)定主要是通過觀察天然產(chǎn)物對(duì)酶活性的影響, 根據(jù)酶的特點(diǎn), 酶的反應(yīng)底物、產(chǎn)物都可以作為檢測(cè)指標(biāo), 采用的方法與酶活性的測(cè)定方法類似。例如史倩等(2019)建立了基于高效液相色譜-紫外(HPLC-UV)和高效液相色譜-多級(jí)離子阱質(zhì)譜分析(High Performance Liquid Chromatography-Ion Trap Mass Spectrometry / Mass Spectrometry,HPLC-ITMS/MS)的海洋天然產(chǎn)物體外抑制環(huán)氧合酶2 (Cyclooxygenase 2, COX-2)的活性評(píng)價(jià)方法。

4 海洋微生物天然產(chǎn)物成藥性評(píng)價(jià)

藥理活性和成藥性是新藥創(chuàng)制的兩大要素, 然而大多數(shù)天然產(chǎn)物自然條件下不能完全滿足制藥要求, 需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造, 因此新藥研發(fā)的過程很大程度上就是成藥性優(yōu)化。目前海洋微生物天然產(chǎn)物的成藥性研究還較少, 郭躍偉等(2016)開展了10種海洋生物來源候選藥物的成藥性評(píng)價(jià), 其中5種是海洋微生物來源的天然產(chǎn)物, 分別是海洋微生物來源的生物堿HDN-1和WHJ-64、降二萜化合物wbg、變構(gòu)甾體HDZ-137以及混源生物堿FGFC1。王媛媛(2012)對(duì)從海洋紅樹林根部海泥的真菌灰綠曲霉(Aspergillus glaucus) HB1-19中提取的一個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的蒽環(huán)內(nèi)酯類化合物——灰綠霉素A(AspergiolideA, ASP-A)的抗腫瘤成藥性進(jìn)行了早期評(píng)價(jià), 通過小鼠肝癌H22和人肝癌BEL-7402移植瘤模型對(duì)ASP-A的體內(nèi)藥效學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià), 采用HPLC方法對(duì)ASP-A進(jìn)行了非臨床藥代動(dòng)力學(xué)研究。曾志平(2019)運(yùn)用基于結(jié)構(gòu)的藥物虛擬篩選技術(shù), 從5969個(gè)海洋天然產(chǎn)物庫中初步得到了10個(gè)能很好地靶向寨卡病毒非結(jié)構(gòu)蛋白3 (Nonstructural protein-3, NS3)解旋酶的化合物, 并利用薛定諤軟件套裝中的藥物吸收、分布、代謝、排泄及毒性預(yù)測(cè)模塊(Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion and Toxicity， ADMET)對(duì)這些化合物展開了初步的成藥性評(píng)價(jià), 認(rèn)為可能成為潛在治療寨卡病毒病的海洋天然產(chǎn)物。其中3個(gè)來自海洋微生物, 分別是2010年波蘭科學(xué)家從海洋細(xì)菌——弧菌(Vibriosp.)DS40M4分離得到的Divanchrobactin, 以及2008年我國科學(xué)家從海洋真菌白曲霉中分離得到的芳香聚酮類化合物Aromatic polyketides和從青霉菌中分離得到的Dimeric Terrestrols。

5 小結(jié)與討論

由于當(dāng)前新藥研發(fā)的瓶頸以及海洋科技和天然產(chǎn)物研究的發(fā)展, 近10年來國內(nèi)外在海洋微生物來源天然產(chǎn)物研究方面發(fā)展迅速。但與海洋其他來源天然產(chǎn)物相比, 目前對(duì)海洋微生物天然產(chǎn)物的研究仍明顯較少。據(jù)國際海洋微生物普查(International Census of Marine Microbes, ICoMM)計(jì)劃研究人員保守估計(jì), 海洋微生物至少有2000萬種, 豐度總量可達(dá)1030數(shù)量級(jí)(Qiu, 2019; 劉宇航 等, 2020), 目前研究和鑒別過的海洋微生物種類微乎其微, 其中用于人類藥物開發(fā)的更是少之又少。海洋微生物天然產(chǎn)物的發(fā)展緩慢主要是受研究技術(shù)方法的限制,因此提高海洋微生物分離技術(shù)、優(yōu)化海洋微生物培養(yǎng)技術(shù)、發(fā)展海洋微生物高通量篩選技術(shù)、加強(qiáng)基因編輯、高通量測(cè)序、宏基因組、生物信息學(xué)等新一代生物技術(shù)的應(yīng)用, 在海洋微生物獲取及其天然產(chǎn)物資源開發(fā)中至關(guān)重要。

從來源類型來看, 目前海洋微生物天然產(chǎn)物的來源多集中在海洋真菌(海洋青霉屬和曲霉屬最多)、海洋放線菌(鏈霉菌屬最多), 其他海洋微生物菌屬研究較少, 應(yīng)拓展海洋微生物天然產(chǎn)物的新來源, 充分開發(fā)海洋微生物天然產(chǎn)物資源。技術(shù)方法上, 需要加強(qiáng)發(fā)展海洋微生物天然產(chǎn)物半合成和全合成技術(shù), 加強(qiáng)海洋微生物天然產(chǎn)物次級(jí)代謝產(chǎn)物代謝途徑研究, 降低合成過程中的盲目性, 優(yōu)化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成和發(fā)酵工藝。發(fā)展海洋微生物天然產(chǎn)物活性先導(dǎo)化合物生物合成技術(shù), 闡明海洋微生物天然產(chǎn)物生物合成基因簇和合成途徑, 研制新的發(fā)酵工藝或酶系統(tǒng), 發(fā)展組合生物合成等技術(shù)在海洋微生物天然產(chǎn)物大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。

從研究內(nèi)容來看, 國內(nèi)外海洋微生物天然產(chǎn)物的研究論文大多集中在海洋微生物的分離、培養(yǎng)、天然產(chǎn)物活性測(cè)定等方面, 大多處于抗腫瘤、抗菌、抗病毒等天然產(chǎn)物活性的初步評(píng)價(jià), 研究內(nèi)容模式套路化和程式化, 理論研究水平不高。相對(duì)于海洋微生物來源天然產(chǎn)物的藥理活性評(píng)價(jià)來說, 天然產(chǎn)物的成藥性評(píng)價(jià)方面的研究工作更少。在今后研究中, 應(yīng)加強(qiáng)海洋微生物天然產(chǎn)物生物活性評(píng)價(jià)研究,建立新的、有效的藥物篩選方法, 提高可成藥性海洋微生物天然產(chǎn)物篩選效率, 以及動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)和作用機(jī)制的深入研究。

從研究國家來看, 我國在海洋微生物天然產(chǎn)物領(lǐng)域論文量雖然領(lǐng)先, 但仍需認(rèn)識(shí)到與世界發(fā)達(dá)國家在海洋微生物天然產(chǎn)物及其藥物研發(fā)體制、技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)化等層面上的差距。另外, 國內(nèi)外海洋微生物天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域均存在理論研究與轉(zhuǎn)化嚴(yán)重脫節(jié), 新發(fā)現(xiàn)的海洋微生物天然產(chǎn)物逐年增多,但可發(fā)展成藥物的很少, 與臨床疾病治療的實(shí)際結(jié)合也有待加強(qiáng)。我國應(yīng)建立國家層面、符合國際規(guī)范的海洋微生物天然產(chǎn)物及藥物研發(fā)創(chuàng)新體系, 加大投資力度, 培育發(fā)展海洋微生物天然產(chǎn)物及藥物相關(guān)新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè), 鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研合作, 促進(jìn)醫(yī)藥企業(yè)與高校、科研院所聯(lián)合進(jìn)行深層次的海洋微生物天然產(chǎn)物藥物研發(fā), 提升我國海洋微生物天然產(chǎn)物開發(fā)能力。