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GEOMAR:发现一种抗感染和治疗皮肤癌的海洋活性物质

 

来源:GEOMAR                                            发布时间:2020年7月2日

 

       海洋生物及其微生物共生体是抗人类疾病新药的宝贵来源。海洋天然产物的药物开发潜力是其他天然或合成化合物的四倍。然而,通常发现和开发过程是漫长、冒险和昂贵的。借助与生物和化学信息学以及机器学习相关的最现代分析方法,基尔海洋研究中心的科学家发现了波罗的海的褐藻(Fucus vesiculosus)的新生物活性成分,以及对抗传染性细菌和皮肤癌的真菌共生体。该研究结果现已发表在《Marine Drugs》期刊上。

       用海洋生物来治愈疾病并非不可及的美好愿景。目前,已经从海洋生物及其共生体中开发出12种拯救生命的药物,例如抗癌药。GEOMAR Helmholtz研究中心海洋天然产物化学研究团队现已成功地从藻类及其真菌共生体中发现了感染和皮肤癌的潜在治疗方法,并得到了计算机辅助自动化方法的支持。

       海洋活性物质的研究首先从海洋微生物的提取入手,对其新的、具有生物活性的化学成分进行纯化和表征,这有助于新疗法的开发。GEOMAR海洋自然化学研究部门负责人Deniz Tasdimir教授解释说:“活性物质研究中最大的缺陷之一是通过经典的生物活性驱动分离过程来分离已知的天然分子。”在她的工作小组中,研究人员通过基于计算机的自动化方法结合生物活性筛选解决了这个问题。在一项为期一年的研究中,发现在基尔峡湾发现的褐藻(Fucus vesiculosus,墨角藻)抑制了耐病原菌耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)的生长,该病菌会导致医院感染。

       基于算法的化学和生物信息学策略以及机器学习工具使科研人员能够绘制褐藻的大量代谢组,并同时预测引起其抗生素活性的药物簇。使用的算法根据质谱分析中获得的化学相似性,将复杂网络中的物质归纳为分子族。与机器学习工具一起,已知的和新的化合物已经可以在提取物中进行化学鉴定。在提取物的第一个快速化学分馏步骤之后,生物信息学帮助根据分子在组分中的相对频率来预测其生物活性得分。然后这些生物活性化合物被特别分离出来。以往,从提取到表征藻类生物活性成分的经典过程通常需要3-4年的时间,而自动化工具帮助他们将针对性地发现新的天然抗生素的速度加快到几个月。

       研究人员指出,现今所有现代药物中一半以上的来自自然界。使用革命性的基因组学、生物信息学和机器学习工具,可迅速发现新的海洋活性物质,并为以后与工业伙伴进行药物开发进行更有效的分析。

 

原文链接:Wirkstoffe aus Kieler Meeresalgen als Mittel gegen Infektionen und Hautkrebs entdeckt

全文链接:Bioactive Molecular Networking for Mapping the Antimicrobial Constituents of the Baltic Brown Alga Fucus vesiculosus

Pyrenosetins A–C, New Decalinoylspirotetramic Acid Derivatives Isolated by Bioactivity-Based Molecular Networking from the Seaweed-Derived Fungus Pyrenochaetopsis sp. FVE-001

 

编译:刘群   审校:王秀娟