向海问药,广东海洋生物产业释放“蓝色”新动能

南方+ 记者

偌大的玻璃槽中,一万余株珊瑚和砗磲正茁壮繁育,在灯光照射下,仿若色彩斑斓的海底世界。这是珠海长隆投资发展有限公司(下称“珠海长隆”)的珊瑚、砗磲种质资源库内的一幕。

珊瑚、砗磲繁育基地的“金山银海”。黄兆琼 摄

珊瑚、砗磲繁育基地的“金山银海”。黄兆琼 摄

经过多年努力,珠海长隆与中国科学院南海海洋研究所(下称“南海所”)等科研机构合作,在珠海横琴建立了珊瑚繁育基地,成功培育珊瑚达3000株,对推动珊瑚礁生态修复具有重要意义。

作为加快海洋强省建设的强劲引擎,广东海洋新兴产业正助力跑出蓝色“加速度”。从2018年起,省政府设立海洋经济发展专项资金,重点支持海洋六大产业高质量发展,目前已累计投入财政资金17.5亿元。通过专项实施等一系列措施,广东省海洋战略性新兴产业增加值增速达35.7%。

作为海洋六大产业之一,近年来,广东海洋生物医药等相关产业发展迅猛,孵化形成了一大批海洋高端生物制品和药品,在海洋功能生物资源挖掘、海洋天然产物和海洋药物研发、海洋微生物新型生物酶和海洋蛋白肽的生物制品研发技术中,处于国内领先地位。

解决“卡脖子”难题

深海微生物“炼出”抗结核新药

向海问药,广东深耕“蓝色药库”。

在深海微生物活性先导化合物领域,南海所贡献了多项代表性研究。例如,在抗肿瘤海洋候选药物方面,南海所副所长张长生带领团队取得重要进展——发现具有抗肿瘤活性药物先导化合物28个,完成5个抗肿瘤海洋候选药物成药性评价。南海所研究员刘永宏带领团队阐明了海洋微生物来源粉蝶霉素类先导化合物的抗肾癌新机制,具有较好的药物开发前景。

结核病是全球单一传染病死亡的十大原因之一。“多重耐药、泛耐药及结核病与HIV并发感染,给结核病治疗和防控带来了很大挑战。我国对高效低毒且具有自主知识产权的新型抗结核药物的需求日益迫切。”南海所研究员、怡莱霉素E研究团队成员马俊英表示。

珊瑚、砗磲繁育基地的“金山银海”。周礼雄 摄

珊瑚、砗磲繁育基地的“金山银海”。周礼雄 摄

怡莱霉素E来自深海微生物,是全新机制的抗结核药物先导化合物。

2011年,依托南海所的广东省海洋药物重点实验室主任鞠建华带领团队,从3500多米的深海底泥样品中分离得到一株放线菌。此后6年时间里,团队从中获得了单体化合物并确定活性成分结构,鉴定其生物合成基因簇,阐明合成机制,从而实现怡莱霉素E的定向高产。

“无论从活性、机制、作用特征,还是未来抗结核药物的研发方向来说,怡莱霉素E都是极具开发潜力的抗结核候选药。”马俊英说。目前,团队正在进行怡莱霉素E的临床前研究。

深化产学研合作

充分挖掘海洋健康产业潜力

广东在海洋健康产业和生物制品研发方面,特别是海洋生物蛋白肽、糖类、油脂等功能性大分子的发掘和作用机制等关键技术上,具有国内领先优势。科研单位和企业产学研合作,在技术转化和成果开发方向成果突出。

暨南大学陈填烽团队主持开发的高纯度含硒藻蓝蛋白作为肿瘤化疗增敏剂的研发项目,获2020中国抗癌协会科技奖二等奖。“从海藻的养殖、富硒产品的开发、高纯度蛋白的纯化技术及一些功能化纳米硒产品的开发,到产业转化、临床应用等整个系统环节,团队层层把关,解决了关键产业难题。目前,功能化纳米硒产品已经在市面销售。”陈填烽介绍道。

玻璃水缸中被精心照料的珊瑚。周礼雄 摄

玻璃水缸中被精心照料的珊瑚。周礼雄 摄

在对虾养殖业,水产养殖户对优质、高效亲虾的需求日益迫切。中国水产科学研究院南海水产研究所邱丽华团队牵头了对虾功能性生物制剂的研制与开发项目,该项目通过调控斑节对虾性腺发育的关键制约因子,研发了RNA干扰生物制剂,使亲虾利用率提高、死亡率降低,虾苗成活率更高。

“靶基因的选取,注射流程及成本的控制是研发过程中难点所在。”邱丽华透露,团队前期大规模潜在参与卵巢发育调控基因的挖掘及生物功能性实验的开展,从细胞、对虾活体等不同层面筛查、挖掘并确定RNA干扰的靶基因。目前,“斑节对虾雌性亲虾性腺促熟小干扰RNA组合物、试剂盒及使用方法”已获得国家发明者专利授权,并在部分企业进行了应用示范。

填补国际空白

实现砗磲苗种规模化生产

“珊瑚、砗磲与虫黄藻是共生关系,互惠互利,珊瑚、砗磲虫黄藻提供庇护所和光合作用原料,虫黄藻则利用二氧化碳和珊瑚、砗磲的代谢物进行光合作用,合成营养物质提供给珊瑚、碎碟。”珠海长隆的珊瑚、砗磲种质资源库相关负责人介绍说。

目前,珠海长隆在游乐园里创建了全球最大的活珊瑚饲养及科普展示缸体,水量超3500吨,缸内展示活体珊瑚超3万株,各类珊瑚礁鱼类达10000尾以上,其中人工繁殖3000多株。

中小型个体砗磲。黄兆琼 摄

中小型个体砗磲。黄兆琼 摄

砗磲是双壳贝类,其外套膜色彩艳丽,被誉为“海中玫瑰”,在海底发挥着重要的生态功能。据南海所海洋经济动物遗传学与分子生物学学科组张跃环博士介绍,由于全球变暖、海洋酸化以及人为的盗捕等因素,砗磲种群数量急剧减少,已被中国列为国家一级保护动物。

养护人员精心呵护下的“砗磲”。周礼雄 摄

养护人员精心呵护下的“砗磲”。周礼雄 摄

2015年,张跃环着手进行砗磲的人工繁育研究,但砗磲人工繁殖并非易事。“砗磲是雌雄同体生物,个体内既有精巢,又有卵巢。排卵、排精时间不确定,近亲繁殖,虫黄藻未能自然植入,变态效率低或失败……每一个难题都会导致人工繁育的失败。”张跃环说。

为此,张跃环贝类研究团队常常半夜等待砗磲产卵和产精,一个砗磲排放完精子,马上把它搬到另一个水槽里排放卵子,让来自不同个体的精卵结合。通过浸泡,以及对温度、盐度、光照进行最优控制,让收集起来的虫黄藻逐渐进入砗磲幼虫体内。

砗磲幼体从游泳变成固着在海底的稚贝,其形态变化过程称之为变态过程,这一过程极易发生砗磲大规模死亡。团队通过拉遮帘网、控制温度、盐度等方式,提高砗磲变态效率,将砗磲幼虫变态率由不足1%提升至30%以上,优化后达到60%。“这项技术促进了砗磲苗种规模化生产,可以说填补了国际空白。”张跃环补充道。

玻璃水缸中被精心照料的珊瑚。周礼雄 摄

玻璃水缸中被精心照料的珊瑚。周礼雄 摄

2016年,张跃环贝类研究团队在国内首次成功实现砗磲人工繁育,并指导建设了活体珊瑚、砗磲种质资源库,可为广东沿岸珊瑚礁生态修复持续供应所需苗种。张跃环表示,目前砗磲苗种生产已经达到规模化水平,研究成果实现了部分转化。

南方+记者 陈薇

通讯员 郭婉华 黄兆琼

编辑 彭正子 李卓
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