微生物药物研发大有可为
□本报记者 白毅
近日，由中国药学会抗生素专业委员会主办的第十一届全国抗生素(微生物药物)学术会议在浙江杭州召开。会议以突出创新、紧密结合自己研究工作为主，针对近年来我国在新微生物药物(抗生素)等的研发、重大生产工艺革新、药物质量控制研究，以及在医疗、农牧业方面合理应用等各相关领域的研究进展和存在的问题进行全面的学术交流。会上，多位专家强调，我国地域广阔，微生物资源丰富，从中开发出新型微生物药物大有可为。
回顾历史
院所功不可没
上海医药工业研究院院长朱宝泉教授回顾说，长期以来，国内一批从事微生物药物(抗生素)研究开发的科研院所对我国抗生素工业的长足发展起到了极其重要的作用。我国大多数抗生素研究机构的方向和内容是及时地仿制国外的产品：从土壤中筛选已知产品新的微生物菌种，进而通过菌种选育提高发酵水平，通过代谢研究获得发酵工艺，通过分离纯化研究获得合格的产品；或是对原来的化合物进行结构改造获得半合成抗生素。如上海医药工业研究院、四川抗生素工业研究所和中国医学科学院医药生物技术研究所等，先后为我国提供了100多个抗肿瘤、抗感染和其他治疗领域的重大抗生素品种；江苏微生物研究所、福建微生物研究所和其他一些研究院所也为我国的抗生素工业发展做出了重要的贡献。
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朱宝泉也介绍，在微生物新药研发领域，我国起步较早。上世纪70年代由中国医学科学院医药生物技术研究所发现了第一个具有全新结构特征的创新霉素。在半合成新抗研发中，由上海医药工业研究院研发的头孢硫脒和由江苏微生物研究所研发依替米星，首次在我国被开发成新药。最近，在全合成新抗研究中，由中国科学院上海药物研究所研发的创新药物盐酸安妥沙星已经批准上市。另外，从发表的论文和国家资助项目来看，国内还有一些相关院所和高校的课题组在从事有关这方面的研究开发工作。目前，一批微生物新药正在进行不同阶段的临床研究和临床前研究。
朱宝泉说，改革开放前我国工业化生产的抗生素品种和技术几乎都来自于科研院所，但企业对内部的研究工作非常重视，特别是像原华北制药厂和上海第三制药厂等抗生素生产骨干企业，都拥有一支实力强大的研究队伍，因而使抗生素生产的技术水平不断得到提高。改革开放以来，企业获得技术的渠道大大拓展，但很多企业内部的研究力量普遍下降，吸收消化再创新的能力相对薄弱。
审视今朝
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基础助推创新
福建省微生物研究所所长郑卫研究员指出，由于具有化学结构多样性、生物活性多样性、类药性强，再生性强等特点，微生物产物可作为创新药物重要来源。华北制药集团新药研究开发中心总经理、微生物药物国家工程研究中心主任张华教授也谈到，我国抗生素已经走过了60年辉煌的发展历史，利用微生物资源开展创新药物研究的机遇已经到来。
张华分析认为，其原因在于：我国菌种资源收集和保藏方面已经具有相当基础。一方面微生物资源的重要性正在被重新认识，如中国科学院微生物研究所、中国医学科学院医药生物技术研究所、上海医药工业研究院/上海来益生物药物研发中心、四川抗生素工业研究所、福建微生物研究所、华北制药(微生物药物国家工程研究中心)一批具有相当数量的菌种资源库正在建设中；另一方面，“十一五”国家重大科技平台“药用微生物菌种资源平台”也为此奠定了基础，参加单位包括了中国医学科学院医药生物技术研究所、华北制药集团新药研究开发中心、上海来益生物药物研究开发中心、福建省微生物研究所、四川抗生素工业研究所、沈阳药科大学、中国医学科学院药用植物研究所等。
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此外，近10年来我国的新药筛选技术也有了显著提高。“九五”期间，国家实施“1035”计划，建设5个国家新药筛选中心(实验室)，其中有两个与抗生素(微生物药物)有关：中国医学科学院医药生物技术研究所的国家新药(微生物)筛选平台(实验室)和福建省微生物研究所的国家新药(微生物)筛选实验室。“十五”期间，国家“创新药物与中药现代化”重大专项启动，其中“(微生物来源)创新性抗感染抗炎药物高效筛选技术平台”成为6个重点支持建设的新药筛选技术平台之一，参加单位有中国医学科学院医药生物技术研究所、华北制药集团新药研究开发中心、上海来益生物药物研究开发中心等。而“十一五”期间，“创新微生物药物高效筛选与发现技术平台”又成为“国家重大新药创制”的4个新药筛选单元技术平台之一，中国医学科学院医药生物技术研究所、华北制药集团新药研究开发中心等多家单位参与。
展望未来
紧跟研究热点
张华介绍，当前，微生物药物的发展有以下趋势：一是扩大药用微生物资源研究的菌种来源。从人类以前较少涉足的海洋、高寒冻土地区、高温地区(如热带雨林、温泉、火山等地)等特殊生态环境领域来发掘微生物资源，以增强发现新的微生物种类和药用活性物质的可能性。同时，应用新的微生物分离技术，得到以前用普通分离方法无法得到的新微生物种群并从中发现新的药用活性物质。二是利用新的药物作用靶位点开展新药研究。目前已知的药物作用的靶位点主要针对约500个分子靶位，人类基因组研究有可能提供5000~10,000种分子药靶，用于药物筛选的靶位数将超过以往的20倍。
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张华强调，值得关注的是，目前微生物药物的研究热点已经从抗生素的领域扩大到包括抗癌类药物、心脑血管类药物、器官移植后抗排斥及与免疫相关药物、代谢相关疾病治疗药物等领域。
在新型抗生素的开发方面，相关的研究包括：一是针对细菌耐药机制进行新抗生素研究。如明显增强抗生素的抗菌效力的抗生素增强剂：β-内酰胺类增强剂MC-270252等与β-内酰胺类抗生素联合使用可使抗生素的活性提高500倍。抗生素灭活酶抑制剂：β-内酰胺酶抑制剂(克拉维酸、舒巴坦和三唑巴坦等)。以及渗透性促进剂、外排泵抑制剂等。二是通过结构改造提高抗菌活力，如将万古霉素改造为Dalbavancin后抗菌活性可提高10倍。三是寻找新的活性更好的抗生素，如达托霉素(Daptomycin)是目前惟一能抑制G+细菌细胞膜上特有成分脂磷壁酸合成的抗生素，通过与细菌细胞膜结合导致膜电位迅速去极化、降低膜电位抑制细菌蛋白质、DNA和RNA的合成最终导致细菌死亡等机制发挥作用，用于治疗耐药性葡萄球菌、肺炎链球菌、链球菌和肠球菌等，而且细菌对其产生耐药的可能性很小。
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对器官移植与免疫抑制剂药物的研发也成为当前的热点之一。张华谈到，器官移植患者需要终身服用具有抗排斥作用的免疫抑制药物，抑制人体与排斥有关的免疫反应，保持器官存活。这类药物主要包括环孢素、他可莫司、霉酚酸酯、西罗莫司、FK520等。以代表性药物环孢素为例，上个世纪60年代末瑞士科学家在巴塞尔微生物研究所进行抗真菌药物筛选时,从来自美国和挪威土壤真菌的代谢产物中发现了环孢素，1983年被FDA批准用于临床器官移植，有力地推动了器官移植的发展(用于抗排斥作用)。而近年来发现了环孢素的新作用机制——具有很强的抗艾滋病和抗乙肝、丙肝的作用。经过结构改造，除去环孢素的免疫抑制作用而将其用于抗病毒，为艾滋病、丙肝等疾病的治疗带来了新希望。
微生物药物研究的另一个热点就是抗肿瘤。恶性肿瘤是仅次于心血管病的世界第二号杀手。据世界卫生组织最新公布的资料表明，全球恶性肿瘤患者总数已逾5000万人。我国肿瘤引起的死亡率在所有病因中居第2位，占17.9%，且发病率呈上升趋势。近年来，新型抗肿瘤微生物药物的研发火热。张华举例说，抗肿瘤明星药物埃博霉素(Epothilones)是上个世纪90年代初，德国科学家从取自非洲土壤的粘细菌中首次筛选发现的，它通过促进细胞微管的聚合和抑制细胞有丝分裂，发挥抗癌作用。作为目前人类发现的最强的抗癌药物之一，埃博霉素的抗癌活性约比紫杉醇强10000倍，抗癌谱更广，具有较好的水溶性(紫杉醇的水溶性较差)，对多药耐药和紫杉醇耐药的肿瘤细胞表现出强大活性，可通过发酵法进行大规模的生产，不受自然资源的限制。2007年10月半合成埃博霉素类药物在美国首先上市，华北制药目前有一个与美国上市药物化学结构不同的埃博霉素类化合物正在进行临床试验中。, http://www.100md.com
近日，由中国药学会抗生素专业委员会主办的第十一届全国抗生素(微生物药物)学术会议在浙江杭州召开。会议以突出创新、紧密结合自己研究工作为主，针对近年来我国在新微生物药物(抗生素)等的研发、重大生产工艺革新、药物质量控制研究，以及在医疗、农牧业方面合理应用等各相关领域的研究进展和存在的问题进行全面的学术交流。会上，多位专家强调，我国地域广阔，微生物资源丰富，从中开发出新型微生物药物大有可为。
回顾历史
院所功不可没
上海医药工业研究院院长朱宝泉教授回顾说，长期以来，国内一批从事微生物药物(抗生素)研究开发的科研院所对我国抗生素工业的长足发展起到了极其重要的作用。我国大多数抗生素研究机构的方向和内容是及时地仿制国外的产品：从土壤中筛选已知产品新的微生物菌种，进而通过菌种选育提高发酵水平，通过代谢研究获得发酵工艺，通过分离纯化研究获得合格的产品；或是对原来的化合物进行结构改造获得半合成抗生素。如上海医药工业研究院、四川抗生素工业研究所和中国医学科学院医药生物技术研究所等，先后为我国提供了100多个抗肿瘤、抗感染和其他治疗领域的重大抗生素品种；江苏微生物研究所、福建微生物研究所和其他一些研究院所也为我国的抗生素工业发展做出了重要的贡献。
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朱宝泉也介绍，在微生物新药研发领域，我国起步较早。上世纪70年代由中国医学科学院医药生物技术研究所发现了第一个具有全新结构特征的创新霉素。在半合成新抗研发中，由上海医药工业研究院研发的头孢硫脒和由江苏微生物研究所研发依替米星，首次在我国被开发成新药。最近，在全合成新抗研究中，由中国科学院上海药物研究所研发的创新药物盐酸安妥沙星已经批准上市。另外，从发表的论文和国家资助项目来看，国内还有一些相关院所和高校的课题组在从事有关这方面的研究开发工作。目前，一批微生物新药正在进行不同阶段的临床研究和临床前研究。
朱宝泉说，改革开放前我国工业化生产的抗生素品种和技术几乎都来自于科研院所，但企业对内部的研究工作非常重视，特别是像原华北制药厂和上海第三制药厂等抗生素生产骨干企业，都拥有一支实力强大的研究队伍，因而使抗生素生产的技术水平不断得到提高。改革开放以来，企业获得技术的渠道大大拓展，但很多企业内部的研究力量普遍下降，吸收消化再创新的能力相对薄弱。
审视今朝
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基础助推创新
福建省微生物研究所所长郑卫研究员指出，由于具有化学结构多样性、生物活性多样性、类药性强，再生性强等特点，微生物产物可作为创新药物重要来源。华北制药集团新药研究开发中心总经理、微生物药物国家工程研究中心主任张华教授也谈到，我国抗生素已经走过了60年辉煌的发展历史，利用微生物资源开展创新药物研究的机遇已经到来。
张华分析认为，其原因在于：我国菌种资源收集和保藏方面已经具有相当基础。一方面微生物资源的重要性正在被重新认识，如中国科学院微生物研究所、中国医学科学院医药生物技术研究所、上海医药工业研究院/上海来益生物药物研发中心、四川抗生素工业研究所、福建微生物研究所、华北制药(微生物药物国家工程研究中心)一批具有相当数量的菌种资源库正在建设中；另一方面，“十一五”国家重大科技平台“药用微生物菌种资源平台”也为此奠定了基础，参加单位包括了中国医学科学院医药生物技术研究所、华北制药集团新药研究开发中心、上海来益生物药物研究开发中心、福建省微生物研究所、四川抗生素工业研究所、沈阳药科大学、中国医学科学院药用植物研究所等。
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此外，近10年来我国的新药筛选技术也有了显著提高。“九五”期间，国家实施“1035”计划，建设5个国家新药筛选中心(实验室)，其中有两个与抗生素(微生物药物)有关：中国医学科学院医药生物技术研究所的国家新药(微生物)筛选平台(实验室)和福建省微生物研究所的国家新药(微生物)筛选实验室。“十五”期间，国家“创新药物与中药现代化”重大专项启动，其中“(微生物来源)创新性抗感染抗炎药物高效筛选技术平台”成为6个重点支持建设的新药筛选技术平台之一，参加单位有中国医学科学院医药生物技术研究所、华北制药集团新药研究开发中心、上海来益生物药物研究开发中心等。而“十一五”期间，“创新微生物药物高效筛选与发现技术平台”又成为“国家重大新药创制”的4个新药筛选单元技术平台之一，中国医学科学院医药生物技术研究所、华北制药集团新药研究开发中心等多家单位参与。
展望未来
紧跟研究热点
张华介绍，当前，微生物药物的发展有以下趋势：一是扩大药用微生物资源研究的菌种来源。从人类以前较少涉足的海洋、高寒冻土地区、高温地区(如热带雨林、温泉、火山等地)等特殊生态环境领域来发掘微生物资源，以增强发现新的微生物种类和药用活性物质的可能性。同时，应用新的微生物分离技术，得到以前用普通分离方法无法得到的新微生物种群并从中发现新的药用活性物质。二是利用新的药物作用靶位点开展新药研究。目前已知的药物作用的靶位点主要针对约500个分子靶位，人类基因组研究有可能提供5000~10,000种分子药靶，用于药物筛选的靶位数将超过以往的20倍。
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张华强调，值得关注的是，目前微生物药物的研究热点已经从抗生素的领域扩大到包括抗癌类药物、心脑血管类药物、器官移植后抗排斥及与免疫相关药物、代谢相关疾病治疗药物等领域。
在新型抗生素的开发方面，相关的研究包括：一是针对细菌耐药机制进行新抗生素研究。如明显增强抗生素的抗菌效力的抗生素增强剂：β-内酰胺类增强剂MC-270252等与β-内酰胺类抗生素联合使用可使抗生素的活性提高500倍。抗生素灭活酶抑制剂：β-内酰胺酶抑制剂(克拉维酸、舒巴坦和三唑巴坦等)。以及渗透性促进剂、外排泵抑制剂等。二是通过结构改造提高抗菌活力，如将万古霉素改造为Dalbavancin后抗菌活性可提高10倍。三是寻找新的活性更好的抗生素，如达托霉素(Daptomycin)是目前惟一能抑制G+细菌细胞膜上特有成分脂磷壁酸合成的抗生素，通过与细菌细胞膜结合导致膜电位迅速去极化、降低膜电位抑制细菌蛋白质、DNA和RNA的合成最终导致细菌死亡等机制发挥作用，用于治疗耐药性葡萄球菌、肺炎链球菌、链球菌和肠球菌等，而且细菌对其产生耐药的可能性很小。
, 百拇医药
对器官移植与免疫抑制剂药物的研发也成为当前的热点之一。张华谈到，器官移植患者需要终身服用具有抗排斥作用的免疫抑制药物，抑制人体与排斥有关的免疫反应，保持器官存活。这类药物主要包括环孢素、他可莫司、霉酚酸酯、西罗莫司、FK520等。以代表性药物环孢素为例，上个世纪60年代末瑞士科学家在巴塞尔微生物研究所进行抗真菌药物筛选时,从来自美国和挪威土壤真菌的代谢产物中发现了环孢素，1983年被FDA批准用于临床器官移植，有力地推动了器官移植的发展(用于抗排斥作用)。而近年来发现了环孢素的新作用机制——具有很强的抗艾滋病和抗乙肝、丙肝的作用。经过结构改造，除去环孢素的免疫抑制作用而将其用于抗病毒，为艾滋病、丙肝等疾病的治疗带来了新希望。
微生物药物研究的另一个热点就是抗肿瘤。恶性肿瘤是仅次于心血管病的世界第二号杀手。据世界卫生组织最新公布的资料表明，全球恶性肿瘤患者总数已逾5000万人。我国肿瘤引起的死亡率在所有病因中居第2位，占17.9%，且发病率呈上升趋势。近年来，新型抗肿瘤微生物药物的研发火热。张华举例说，抗肿瘤明星药物埃博霉素(Epothilones)是上个世纪90年代初，德国科学家从取自非洲土壤的粘细菌中首次筛选发现的，它通过促进细胞微管的聚合和抑制细胞有丝分裂，发挥抗癌作用。作为目前人类发现的最强的抗癌药物之一，埃博霉素的抗癌活性约比紫杉醇强10000倍，抗癌谱更广，具有较好的水溶性(紫杉醇的水溶性较差)，对多药耐药和紫杉醇耐药的肿瘤细胞表现出强大活性，可通过发酵法进行大规模的生产，不受自然资源的限制。2007年10月半合成埃博霉素类药物在美国首先上市，华北制药目前有一个与美国上市药物化学结构不同的埃博霉素类化合物正在进行临床试验中。, http://www.100md.com