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海 洋 化 學 生 物 學 實 驗 室
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國 立 中 山 大 學     海 洋 生 物 科 技 暨 資 源 學 系

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未來的展望

 

      天然產物基於其分子結構骨架的分歧性,在藥物開發的應用上常提供了無以取代的重要性,近百年來天然產物 (Natural Products)更被視為藥物開發的重要來源。例如,著名的解熱藥物-阿斯匹靈(Aspirin)即為白柳 (willow) 皮部所獲取之水楊酸 (salicylic acid) 的乙醯化衍生物,另外,如羥甲戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶抑制劑-在他汀類藥物 (Statin) 亦為紅麴菌 (Monascus ruber) 或土麴菌 (Aspergillus terreus) 之二次代謝產物之衍生物。這些天然產物獲取自不同的生物體,諸如陸地上的動、植物,海洋藻類或無脊椎生物,以及陸地與海洋微生物等,長久以來皆在治療或預防人類疾病上扮演著重要的角色。根據統計,現在臨床上使用的藥物約有60-65% 來自天然產物或其衍生物。2007年,一篇綜述文章指出在2005-2007兩年間美國食品藥物管理局(FDA)所通過之13種上市新藥,其中包括四種源自微生物二次代謝產物;且自40年代盤尼西寧 (penicillin) 開發以來,微生物的二次代謝活性產物一直是抗菌藥物的發展主要來源,如頭孢菌素(cephalosporins)、氨基糖類(aminoglycosides)以及四環素類(tetracyclines)等藥物。此外,微生物之二次代謝產物做為疾病治療劑的應亦包含有免疫抑制(immunosupresive,如cyclosporinsrapamycin)、降血脂(cholesterol-lowering,如lovastatin mevastatin)、抗蠕蟲(antihelmintic drugs,如ivermectin)、抗糖尿病(antidiabetic,如acarbose)、以及抗癌(anti-cancer,如pentostatinpeptomycinepirubicin)等目前正於臨床試驗或應用之藥物。因此微生物之天然產物 (Natural Products) 實為藥物開發的重要來源。

  極端微生物 (extremophiles) 為生存、繁殖於高溫、低溫、高壓、高鹽、強酸、強鹼、或強輻射等極端環境中的微生物,一般可分為適於50 ℃或更高溫度生存的嗜熱微生物 (thermophile)、於0.2 M以上高鹽度生存的嗜鹽微生物 (halophile)、最適生長溫度等於或低於15℃,最高生長溫度在20℃左右的嗜冷微生物 (pychrophile)、能生長在pH值>9,但無法生長於pH值< 6.5的嗜鹼微生物 (alkaliphile)、最適pHpH 0-5.5的嗜酸微生物 (acidophile)、適合於高滲透壓生長的嗜壓微生物 (barophile)等。其因具有獨特的細胞分子組成、酶特性及代謝功能等,它們亦被認為是一些奇特骨架的活性化合物來源,它們的存在不僅挑戰傳統生物學理論,而且具有很高的實際應用價值。前面已經詳述,台灣獨特的地形變異,提供了極端生物(尤其嗜熱細菌)適合的生長與發展條件。

       現代分離技術快速進步,不僅縮短實驗的時程,亦提升了實驗的靈敏度。因此,在分離與解析天然活性成分的工作上,結合其他光譜儀器的串聯式分析工具,如LC-SPE-NMRLC-MS等儀器,已成為更具效率與便利的研究工具。另一方面,隨著質譜解離技術的進步,質譜儀串聯顯微觀察技術而成的顯微光譜(microspectroscopy)工具,藉由質譜的高解析度與分子專一性,以及電腦數據圖像化處理,如MALDI-TOF (MS) imaging,使得我們可以確認生物活性成份的生合成途徑。

 

 

 

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