在海洋生物的幫助下治愈并不是烏托邦。已經(jīng)從海洋生物及其共生微生物群中開(kāi)發(fā)出 12 種救命藥物，例如抗癌藥物。漫長(zhǎng)而昂貴的發(fā)現(xiàn)過(guò)程阻礙了它們?cè)谒幬镩_(kāi)發(fā)方面的巨大潛力。基爾 GEOMAR 亥姆霍茲海洋研究中心海洋天然產(chǎn)物化學(xué)研究小組的研究小組在計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化方法的支持下，現(xiàn)已成功發(fā)現(xiàn)海洋分子可作為抗藻類及其真菌共生體感染和皮膚癌的潛在療法來(lái)自基爾峽灣。
海洋活性成分的搜索過(guò)程從海洋宏觀和微生物的提取開(kāi)始，然后對(duì)其新穎的生物活性化學(xué)成分進(jìn)行純化和表征，這些成分旨在用于開(kāi)發(fā)新療法。“藥物研究中最大的陷阱之一是使用'經(jīng)典'生物活性引導(dǎo)的分離過(guò)程分離已經(jīng)描述的天然分子，”GEOMAR 和 GEOMAR 海洋天然產(chǎn)品化學(xué)研究部負(fù)責(zé)人 Deniz Tasdemir 教授解釋說(shuō)海洋生物技術(shù)中心。“這種方法很復(fù)雜，而且經(jīng)常容易失敗，”Tasdemir 博士繼續(xù)說(shuō)道。
在她的研究小組中，她通過(guò)基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化方法結(jié)合生物活性篩選解決了這個(gè)問(wèn)題。在一項(xiàng)為期一年的研究中，發(fā)現(xiàn)來(lái)自基爾峽灣的褐藻墨角藻(墨角藻)可抑制導(dǎo)致醫(yī)院感染的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA) 致病菌。
“基于算法的生物信息學(xué)策略和機(jī)器學(xué)習(xí)工具使我們能夠繪制出褐藻的大量代謝組圖，同時(shí)預(yù)測(cè)負(fù)責(zé)其抗生素活性的分子簇，”前博士后研究員 Larissa Büdenbender 博士說(shuō)。 Tasdemir 的團(tuán)隊(duì)和目前發(fā)表在《海洋藥物》雜志上的兩篇文章中的一篇的第一作者.本研究中應(yīng)用的算法根據(jù)質(zhì)譜分析中的化學(xué)相似性得分將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的分子家族組合在一起，并與計(jì)算機(jī)機(jī)器學(xué)習(xí)工具一起幫助我們對(duì)提取物中已有的已知化合物和新化合物進(jìn)行化學(xué)鑒定。在提取物的第一個(gè)快速化學(xué)分餾步驟之后，使用生物信息學(xué)程序根據(jù)分子在餾分中的相對(duì)豐度來(lái)預(yù)測(cè)分子的生物活性評(píng)分。這些生物活性化合物是分離的。“從藻類生物活性成分的提取到表征的經(jīng)典發(fā)現(xiàn)方法通常需要 3-4 年。這些自動(dòng)化工具幫助我們將新天然抗生素的有針對(duì)性的發(fā)現(xiàn)加速到幾個(gè)月，”Tasdemir 教授強(qiáng)調(diào)說(shuō)。
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