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德国GEOMAR科学家发现一种抗感染和治疗皮肤癌的海洋活性物质

编译者:liguiju发布时间:2020-7-26点击量:213 来源栏目:科研动态

海洋生物及其共生微生物是人类新药物的宝贵来源。海洋的天然产品成为药物的潜力是其他任何天然或合成化合物的四倍。利用海洋生物的帮助治愈疾病并非纸上谈兵。目前已从海洋生物及其共生微生物群发现有12种以上药物,例如抗癌药物。但是海洋药物的发现过程是漫长、复杂和昂贵的,这些缺点阻碍了它们在药物开发方面的高潜力。

利用生物和化学信息学以及机器学习方法,德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心(GEOMAR)的研究人员在基尔海峡成功地发现了波罗的海海藻—墨角藻及其抗感染真菌共生体中的一种新生物活性成分,该成分可应用于抵抗细菌或治疗皮肤癌。该研究结果现已发表在近期的《海洋药物》(Marine Drugs)期刊上。

海洋活性成分的探索过程始于海洋宏观生物和微生物的提取,然后是其旨在用于开发新颖和生物活性化学成分的纯化和表征。GEOMAR海洋天然产物化学研究部门和海洋生物技术中心主管Dr. Deniz Tasdemir表示:“药物研究中最大的障碍之一就是使用 ‘经典的’生物活性分离过程指南来分离已描述的天然分子,这种方法很复杂,而且经常容易出错。”在她的研究小组中,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方法解决了这个问题。

研究发现,基尔峡湾的褐藻褐藻Fucus vesiculosus抑制了耐病原菌耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)。基于算法的生物信息学策略和机器学习工具,研究者能够绘制出褐藻的大量代谢组,并同时预测了负责其抗生素活性的分子簇。本研究基于质谱分析中的化学相似性,使用机器算法及计算机模拟机器学习工具帮助化学鉴定提取物中已经存在的已知化合物和新化合物。在第一步快速化学分馏步骤之后,根据分子在馏分中的相对丰度,使用生物信息学程序预测分子的生物活性得分。这些生物活性化合物是分离的。通常从提取到表征藻类生物活性成分的经典发现方法通常需要3-4年,而本文的自动化工具帮助研究人员将针对性的新型天然抗生素的发现加速了数月之久。Tasdemir表示,所有现代药物中一半以上来源于海洋。使用革命性的基因组学、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实现对海洋化合物的快速发现,并能更合理、更有效地用于与工业伙伴的后续药物开发。

(李亚清 编译)

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