论文导读：现代生物技术在海洋天然产物开发和海洋药物研究中的应用主要体现在海洋天然活性产物的筛选以及利用生物技术生产海洋药物两个方面，此外，其在海洋生物的培养以及海洋天然产物的分离纯化等过程中也得到了广泛的应用。广义的海洋药物基因工程是指利用源自海洋的药物基因重组生产药用蛋白(或多肽)或以海洋生物作为“生物反应器”生产药用蛋白(或多肽)，因此，可按照供体基因的来源以及表达体系的不同，将其分为2个研究方向:其一是海洋药物基因的重组表达、其二是海洋生物反应器。
关键词：现代生物技术，海洋药物
现代生物技术作为融合现代生命科学与多学科理论研究手段的高新技术，在世界范围内为新型药物的研究与发展开辟了广阔的前景。各种生物技术在药物研究领域的交互应用倍受瞩目，如模型筛选和药靶发现，基因组和蛋白质组研究、生物信息和药物设计，新型给药系统与纳米技术等，以发现和确证新型药物为主要目标，在生命科学前沿取得了快速的发展[1]。
现代生物技术在海洋天然产物开发和海洋药物研究中的应用主要体现在海洋天然活性产物的筛选以及利用生物技术生产海洋药物两个方面，此外，其在海洋生物的培养以及海洋天然产物的分离纯化等过程中也得到了广泛的应用。
1 海洋药物的分离纯化
在已发现的1000余种有活性的海洋天然产物中，绝大多数属于大环内酯类、萜类、生物碱类以及聚酯类等成分，可通过植物化学手段，依据这些成分的极性不同，利用不同的溶剂系统加以分离，此外，CO2超临界萃取技术以及各种层析技术也开始广泛应用于这些小分子的分离纯化过程。
在海洋生物体内存在着一些肽类和蛋白质，具有很高的抗肿瘤、抗菌、抗病毒以及抗凝血等活性，如: 张成武等[2]研究发现，螺旋藻藻蓝蛋白在80mg·L – 1浓度时对人血癌细胞株HL60有极显著的抑制作用，在20mg·L - 1浓度时对K562 和U2937 细胞均有显著抑制作用；另有报道从鳖鱼肝脏中分离到的一种肝刺激物质 (sHSS)可以明显抑制乙肝病毒模型鸭血清中HBV的DNA水平[3]，并可以显著抑制CCl4致肝损伤模型小鼠血清中ALT和AST活性，具有明显的保肝护肝功能[4] 。
在肽类和蛋白质的分离纯化过程中，一般根据目的蛋白的分子量和极性等性质，采用凝胶过滤层析、离子交换层析以及制备电泳等方法加以分离纯化。由于大多数具有生物活性的多肽是在生物机体的特定发育阶段表达的，因此，在样品的采集过程中，需要考虑目的蛋白的富集问题，取特定发育阶段的样品可以提高目的产物的回收率；此外由于这些活性多肽在生物机体内是以微量形式存在的，需根据目的产物的热、酸碱稳定性以及分子量大小，通过热提、调节提取液的pH以及超滤等过程去除大多数杂蛋白以提高分离纯化的效率。
关于分离纯化蛋白的理化性质的研究，一般可采用等电聚焦电泳、变性和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳、质谱、氨基酸组成及序列分析以及圆二色谱等方法，对蛋白质的等电点、分子量、分子组成及一级结构等进行全面的分析;对一些新
型未知功能的蛋白质和多肽，还可以通过核磁共振、x-衍射及计算机辅助分析的方法，对它们进行高级结构的预测，以探讨可能的构效关系。
2 海洋药物的大规模筛选系统
通过筛选而获得具有生物活性的先导化合物，是海洋药物研究的关键，目前药物筛选模型已经从传统的整体动物、器官和组织水平发展到细胞和分子水平。天然产物的筛选途径主要有三种:一种是建立在对生物组织成分分析基础上的“组成引导型”;第二种是利用传统的植化分析手段对生物机体内的一些具有特定极性的成分进行分离研究，并通过一些特殊的设备对分离到的成分进行结构分析的“化学结构引导型”;第三种是以活性检测为引导的天然活性成分研究，即“活性引导型”，此方法的特点是利用一些药物筛选模型，对分离出的天然成分进行筛选，从中筛选具有特定生物活性的产物，因其目标极为明确，容易从大量的天然产物中“锁定”目标产物[1]。前两种方法则因为分离出的组分大多不具备生物活性而导致大量无效的工作。
近年来，随着细胞培养技术、转基因动物实验技术以及生物芯片技术的发展，建立在分子和细胞水平上的高通量筛选( High Throughoutscreening， HTS)技术已日趋成熟，因该方法具有样品用量少、工作效率高、筛选费用低廉以及可较好地反映药物作用的机制等特点，欧美一些发达国家已将这种筛选力一法作为常规的新药筛选途径，我国在此方面的工作起步较晚，到目前为止，我国建立在分子和细胞水平的新药筛选模型仅有400余种。
2.1 基因芯片技术
基因芯片又称DNA芯片或DNA微阵列，属于生物芯片的一种。生物芯片是根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对多肽、蛋白质及其他生物成分的高通量快速检测[5]。
Scherf[6]等用含10000个基因的微阵列对60个肿瘤细胞系的基因表达谱进行分析，结果发现大部分细胞系保留了其原代分离组织的特征基因表达，又进一步评价122种药物对这些细胞系基因表达的影响，从中筛选出抗肿瘤药物候选化合物，并对其作临床药效评价。通过基因技术分析不同药物的疗效差异，可以识别患者个体的差异，尤其是对疾病的易感性的差异和对于药物反应的差异的识别是个性化医学的基础。
基因芯片可用来比较中药用药前后组织(细胞)中基因表达的变化，所发现的一组基因很可能是药物作用的靶点，可作为进一步药物筛选或验证的靶点。据报道，香港科技大学生物技术研究所利用基因芯片已筛选到知母的23种有效成分，如果再从cDNA表达文库中得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。它能使新药筛选高度并行、高通量、微型化、自动化，大大提高新药研制速度[7]。
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