秋日的下午,在雷州市流沙湾海域的珍珠贝养殖区,渔民们驾起小船赶到林立的珠桩前,解开绳子,连笼带贝一起拉上船,运送到岸边。沿海的居民大多知道,将珍珠贝内壁磨成粉便能得到中成药制剂——珍珠层粉。
可以说,海洋是生命的摇篮,资源的宝库,蕴藏着极为丰富的海洋药用资源,堪称一个巨大的“蓝色药库”。
近年来,海洋生物医药业日益受到重视,已成为中国最具潜力的战略性新兴起的产业之一。三面临海,海岸线绵长,海洋生物资源丰富……湛江打造海洋生物医药产业高地具有得天独厚的优势。
当下,湛江正充分的发挥资源禀赋,积极向海问药,致力于研发具有自主知识产权和未来市场发展的潜力广阔的新药品种,在细致划分领域延伸产业链上下游布局,构建海洋生物营养功能因子信息库,打造突破型、引领型、平台型三位一体的生物医药与健康科学技术创新高地。
9月4日是广东医科大学新生报到的日子,海洋医药研究院的大楼里,研究人员正在一间间实验室里忙碌着。有的在检测化学物质的紫外吸光度,有的在对多糖混合物进行初步分离,有的在进行小分子药物合成实验,还有的在进行转基因斑马鱼的表型观察……
“广东湛江海洋医药研究院由广东医科大学与湛江市政府按照新型研发机构运行模式合作共建,是粤西地区首个以海洋生物医药与健康产业为主导的市场化运作省级新型研发机构。”工作人员介绍道。
为了在深海环境中生存和繁衍,海藻、微生物、鱼类等深海生物进化出了独特的基因,产生了结构奇特、活性多样的海洋天然产物,它们为现代创新药物研发提供了重要结构信息,是不少人类重大疾病药物先导化合物的重要源泉,“向海问药”势在必行。
近年来,湛江坚持创新驱动发展,开展医工交叉融合与协同创新,汇聚国内外高层次人才资源,一直在优化研发布局,推动形成海洋药物开发的全链条。目前,广东湛江海洋医药研究院已建成海洋创新药物、海洋现代中药、海洋功能食品、海洋生物材料、海洋工程医学等5大研发中心,搭建起斑马鱼模式动物平台、分子影像平台、活性分子筛选平台、精准医学研究与转化应用平台、海洋医学智能装备与应用平台等5个平台,及1个GMP级的海洋生物制品中试车间。
依托众多科研平台,广东医科大学聚焦海洋与热带医学、海洋药物、医工融合交叉、临床与基础等方面的创新研究,围绕“蓝色粮仓”发展“蓝色药库”,着力打造海洋生物医药与健康科技产业新高地,推动海洋渔业资源综合利用和生物资源开发,促进海洋大健康产业成果转移转化,为湛江“向海问药”提供了强有力的科技支撑。
当前,湛江聚力提升海产品开发附加值,打造全过程绿色产业链,通过延伸海洋产业链条,积极推动水产行业向生物医药大健康产业靠拢,解决副产物的经济附加值与科技含量低的问题,为深耕“蓝色药库”提供新的增长点和发展动力。
以牡蛎为例。“湛江烧蚝”是湛江的一张亮丽名片,然而对于烧烤或加工后的废弃牡蛎壳,其二次利用的效率较低,同时给环境带来很多压力。牡蛎壳含有大量的碳酸钙、氨基酸及各种微量金属元素,与人体骨成分相近,生物相容性好,将其开发成多孔结构的“骨填充材料”,可增强细胞黏附、分化和增殖,引导新骨再生。
“此外,虾壳、鱼鳞、鱼骨、海藻等水产加工废料的二次利用也有着非常大的潜力,能够适用于开发糖功能食品、糖药先导化合物和高端化妆品……”跟随工作人员的脚步,记者走进了成果展示厅,一个个整齐排放的玻璃橱窗映入眼帘。
橱窗内摆放着琳琅满目的海洋医药产品,麒酸菜多肽口服液、海蒲胃宁、仙珍骨康、海洋方格星虫蛋白肽胶囊、厘岸雾化润眼液、海藻系列日化用品、海水稻系列功能食品等令人目不暇接。“里面有的是医院制剂,有的是实验室中试产品。”工作人员介绍道。
近年来,该校科研团队先后攻克了黄金鮸、牡蛎、珍珠、海藻等精深加工副产物及特色渔业药用资源高值利用等技术难题,同时,海洋多孔骨组织修复材料等一批专利等待转化。产业转化潜力大,能为湛江海洋生物医药产业新增长极提供科技支撑。
每当海水落潮,遂溪草潭镇广阔的海滩露出地面,成群结队的渔民便会带上铁锨、午饭、布袋和篮子走上沙滩,弯腰俯胸采挖沙虫。
沙虫,又称方格星虫,肉质脆嫩,味道鲜美,营养丰富,富含蛋白质、脂肪和钙、磷、铁等多种营养成分,是我国重要的经济类底栖动物,具备极其重大的食用和药用价值,也是湛江的特色海产品。
“在湛江民间,向来有用沙虫煮粥治疗儿童夜尿频繁的说法。”海洋医药研究院常务副院长戚怡说,“经研究之后发现,方格星虫体内的蛋白肽,一方面具有促进青少年神经系统及骨发育的作用,另一方面还能够更好的起到辅助改善糖尿病和肾病的作用。”
在前期实验阶段,研究团队通过方格星虫酶解液质谱检测、方格星虫全虫粉大鼠缩尿实验、方格星虫蛋白多肽促骨骼发育实验等多项实验,得到方格星虫全虫粉能明显减少大鼠排尿量等结论。随后,团队以方格星虫全虫入药,制作成方格星虫蛋白肽胶囊、海洋方格星虫蛋白肽固体饮料等功能性保健食品,目前均处于预销售阶段。
以沙虫为原料制作功能性保健食品,是湛江促进中药理论与海洋创新药物研发深层次地融合的缩影。当前,湛江正聚焦海洋中药,将中药炮制与现代化工程技术深层次地融合,充分提炼上述海洋中药所含蛋白、多肽、多糖等生物大分子和矿物质成分,在中医理论的指导下,开发系列健康产品,大力打造现代化“蓝色药库”。
据介绍,常见的牡蛎、珍珠、鲍鱼、鮸鱼、海马、海参、沙虫等海产品有很好药用价值,是药食同源的道地药材。在中成药制剂领域,可研制鱼鳔丸、壮骨散、牡蛎散、珍珠散等;在功能食品领域,可用鱼鳞、鱼皮胶原蛋白肽、珍珠肽、牡蛎肽等作为原材料;在化妆品领域,含珍珠、海藻提取物的美白护肤产品等纯天然的绿色产品将有广阔的市场前景。
以海蒲胃宁胶囊为例。海蒲胃宁胶囊由海螵蛸等十三种中药组成,有着非常明显的制酸、止痛、抗菌、止血、消炎作用。而海螵蛸来源于一种常见的海洋生物——乌贼。乌贼体内的厚实石灰质内壳便是中药材海螵蛸。
该制剂经当地药监部门批准,作为医院制剂凭医生处方在临床应用,历时20年,已证明该制剂对胃、十二指肠溃疡、急慢性胃炎、胃神经官能症引起的胃痛、胃院灼热、隐隐作痛有明显的疗效,对各种胃疼痛均有十分显著的止痛及解痉作用,有效率达95%以上,用胃镜检查观察本品对胃十二指肠溃疡、复合性溃疡等,证实本品有极好的疗效,有效率达86%,未发现不良反应。
此外,另一医院制剂仙珍骨康胶囊中也含有来源于海洋生物的珍珠层粉。据介绍,仙珍骨康胶囊可以温肾壮阳,对各种骨质疏松症均有良好的预防及治疗作用。该制剂经当地药监部门批准,作为医院制剂凭医生处方在临床应用,历时20多年,已证明该制剂具有温肾阳、强筋骨、祛风湿、预防骨质疏松的作用,没再次出现不良反应。
红树植物是一类生长繁衍在热带与亚热带海洋潮间带特有的耐盐植物类群。特殊的生长环境造就了红树植物具有特殊的胎生繁殖方式、发达的根系以及强大的泌盐功能等多种生物适应特性,更是蕴育出大量独特的微生物群落。
然而大部分微生物脱离了其原始生境后,在标准实验室条件下无法生长或者不产生任何特征性的次级代谢产物,使得该资源易被隐藏或忽视。为客服传统培养方法的不足,近年来,广东医科大学研究团队通过研发原位培养技术,如诱捕器原位培养和扩散室原位培养等,实现了红树林湿地微生物的高效富集,以解决候选化合物获取难、产量低的问题。
据介绍,广东医科大学研究团队现已从红树林湿地中分离、培养和鉴定了微藻189株、细菌106株、线株和放线株,构建了粤西红树林湿地的微藻与微生物种质资源库,为解决药源性候选分子的种质来源奠定了坚实的基础。
与此同时,在过去10多年的研究中,广东医科大学科研团队在红树林生境及红树林内生真菌、放线菌群落的次生代谢产物中累计发现了30余类250多个具有抗菌、抗炎、抗癌活性的先导化合物分子,其母核结构最重要的包含α—吡喃酮类、疏螺体素衍生物、大环内酯类、安莎霉素衍生物、灰黄霉素类衍生物(抗生素)等。
其中,吴军教授团队发现了木果楝属红树植物新型柠檬苦素(xyloelvesA和B)具有光诱导骨架重构现象,即紫外光诱导的分子内1,4—酰基迁移反应,并从化学角度解释了红树植物对热带湿地环境紫外光、高温和潮湿三个重要环境因子长期胁迫的适应策略,提出了红树林天然产物的光生物合成新概念,打破了传统酶生物合成的思想限制。
今年,基于红树植物柠檬苦素光致骨架重排现象,广东医科大学药学院申丽教授团队发现了崭新的光化学反应,发现一种新骨架分子可用于护肝新药研发。“简单来说,我们研究之后发现红树植物的柠檬苦素可通过光合成新的活性天然产物,产物具有护肝活性,后续可用于护肝新药的研究。”申丽解释道。
另一边,罗辉教授团队发现,利用红树林湿地的放线菌开发的微生物结香液制剂,能极大地提高白木香树的结香率。根据现行标准,白木香树所结香可归为沉香。沉香多年来在中医药中得到普遍运用,该团队的这一发现为沉香产业的发展增添了新思路。
目光转向同样生长在红树林潮间带的一种藻类——麒麟菜。张海涛教授团队从海洋藻类麒麟菜提取的可用于防治肺纤维化的麒麟菜多肽EZY-1成药单体,以500万元合同价格转让三项专利进行共同开发,目前动物实验显示,比临床上使用的抑制肺纤维化进口药物吡非尼酮效果更好,且急毒实验没有毒性(药食同源),成药前景好。
化合物EZY-1源自药食同源的海藻——麒麟菜,盛产于我国海南海域,在南方沿海也有生食麒麟菜防治矽肺和结核的用法。《本草纲目拾遗》记载,麒麟菜“味咸性平,消痰如神,能化一切痰结痞积痔毒”。
中医辨证认为肺纤维化多属因实致虚,络虚不荣,虚实夹杂,以气虚血瘀痰阻之证最常见。麒麟菜药性咸,平,入肺经和肾经,符合中医辨治肺纤维化的用药方向。
为此,广东医科大学张海涛教授团队通过构建肺纤维化的动物模型,明确了多肽是麒麟菜抗肺纤维化作用的主要成分。而进一步通过体外细胞筛选及靶点垂钓技术,发现其中一个新的十六肽化合物(化学式:C82H124N20O21S2)具有干预博莱霉素诱导小鼠肺纤维化进程的功能,效价高于临床上使用的抑制肺纤维化进口药物吡非尼酮。
为了推动该多肽从实验室向工业化、产业化的转变,项目组先后研发了多肽合成技术,基因重组技术,实现了EZY-1的g级以上中试化生产,解决了天然多肽获取难的关键共性技术问题,同时也获得了美国、日本及欧盟等10多个国家和地区的专利授权。现阶段,该项目以500万元的价格将专利转让给海南向未来食品有限公司。这也为深化校企合作,推动产学研融合,促进海洋健康产业和地方经济高水平发展贡献了关键的力量。