新药藏在海洋深处？中国科学院院士“支招”生物药物研发

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为什么人类药物研发的速度总是跟不上疾病产生的速度？为什么一些国际前沿药企在药物发现上的投入逐年递减？难道传统药物的自然筛选、被动筛选无效了吗？

“不，我们现在的药物发现和开发要想新招、绝招，要向极端环境延伸，比如向海洋深处延伸。”11月29日，在中国金融信息中心举行的“海上院士讲坛”上，中国科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院院长邓子新就上述疑问给了生物药产学研界大咖们 “答案”。

中国科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院院长邓子新

在邓子新看来，生物药物研发正在从被动筛选迈向主动创造。

药物发现要想新招、绝招

无论是早期的肺结核还是当下的新冠肺炎，流行性疾病是人类面临的最大威胁之一。然而，攻克某个强大传染性疾病的“钥匙”，往往只需要一个小分子或者一个大分子。

例如，青霉素在二战中被发现并应用，拯救了无数人的生命，可以称得上医学的奇迹。“正是这个小分子，也驱动了大量天然产物药品的问世，撬动了整个微生物药物产业的腾飞。”邓子新说，这类最初从微生物，之后从植物中发现的通过生物代谢产生的众多药物，叫做天然产物药物，从此为人类征服疾病提供了利器。

在邓子新眼中，微生物是一个非常大的宝库，传统的药物筛选模式，就是从土壤、深海、高山、湖泊等生物样本中找到微生物，确定其药学功能，再通过发酵、分离纯化出天然产物，然后通过化学手段来测定它们的结构。

随着很多药物逐渐被发现和利用，如今创新药物的研发难度和成本都急剧上升。邓子新注意到，很多国外大型药企在这类药物研发方面的投入有所减少，主要是由于大量已经发现的药物重复发现导致无效投入，这在一定程度上降低了研发人员的兴趣。

“传统药物的自然筛选有一个30年的黄金时期，比如青霉素被发现后的那个时期。黄金时期过后，新药发现开始变得越来越难，但疾病不会等待我们。从肺结核到SARS，再到禽流感、新冠肺炎，各种疾病挑战来袭，我们药物研发的速度总是跟不上疾病出现和发生的速度。”邓子新强调，并不是说自然筛选或被动筛选无效了，而是现在要想新招、绝招，开始向极端的环境延伸，比如向海洋深处延伸，去发现新的以前没有发现的微生物。

海洋低等生物或成为新药发现的新宠

从药物发现到药物开发有多难？邓子新提到了一个数据：中国科学家每年发表200多种天然化合物结构，占全球的40%。但是，整个新药研发的链条很长，很多化合物最终都没有形成真正的有预防或临床意义的药物。

邓子新介绍，有些微生物单独检测它，可能找不到你所需要的药物，只有与其他生物混合在一起培养，才会发现惊喜。从专业角度而言，这种独立“不孕”的天然产物可能与其他生物共生才能产生某种药物，就像代谢过程的“接力赛”一样。

由此，给医药界带来一个启示，新的生态环境，如深海等极端的环境可能会有一些特定的物种，或与其共生的其他海洋动物、植物，可能蕴藏着发现新药的生机和潜力。

邓子新认为，海洋低等生物可能会成为新药发现的新宠。

钻研发现新药的“希望工程”

如何进一步从药物发现中挖掘新药研发的潜力？邓子新说，这就需要与之相适应的新技术。

“一个菌种可能产生几十种药物，但我们可能只知道一两种，这是因为大量的基因沉默，我们并不知道其功能是什么，这类基因被叫做 ‘暗物质’。”邓子新直言，“暗物质”潜力巨大，挖掘其价值任重道远。

他进一步表示：“这些沉默基因、非编码序列以及调节这些基因的开关，深藏在深海极端环境的微生物基因组中，它们有特异的功能，是它们应对极端环境的‘武器’，这种‘武器’就是我们找到新药的源头。”

但一个现实困境是，目前人们对这类“武器”还知之甚少。因此，邓子新形象地比喻道，“挖掘这类基因及其功能是发现新药的‘希望工程’。”

那么，发现新药的“希望工程”如何实施？

邓子新带领上海交通大学生命科学技术学院的研究人员，率先打磨了一款“利器”——LEXAS系统。据悉，利用该系统技术可以高效筛选出一系列化合物，激活或唤醒一些尚不明确的基因组或合成路径，并对其基因组进行展示。

基于此，研发人员完全可以进行合成生物学的创造，合成生物学也将渗透到医药健康、食品环保及其生物能源等各个领域。

“归根结底，我们就是找到新菌种，一方面用新的自然生物来生产新药物，然后在搞清楚微生物在极端环境的生理功能及其调控基因后，就可以改变被动的筛选为主动的创新，这就是当今合成生物学研究的使命。”邓子新坦言，合成生物学在大健康产业前景广阔，一方面可以颠覆重大品种的合成工艺，打破国外大品种的垄断；另一方面，有助于鼓励支持更多药企向高端产业转型升级，尽快让一批国产创新生物药打响中国“名片”。

合成生物学正在为生物医药产业带来一场深刻的变革。

“海上院士讲坛”期间，邓子新还与中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员覃重军，华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰，中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员张余，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室主任张立新，上海市生物工程学会副理事长、秘书长王勇，以及上海东富龙科技股份有限公司副总经理程锦生进行了圆桌对话。

这些产学研界的大咖们普遍看好合成生物学的产业前景。他们一致呼吁，上海能够在产业政策、技术布局、人才吸引等方面给予更多支持，让产学研各界能够形成合力，全面迎接合成生物学的春天。

编辑：邱   江

校对：孙洁华

图编：张大伟

制作：张   巘

责编：赵唯佳

监制：浦泓毅

签发：潘林青

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