세계의 바다에는 가장 큰 보물이 여전히 발견되기를 기다리고 있습니다. 그들은 모든 종류의 해양 유기체에서 생리 활성 화합물의 형태로 제공되며 의료 및 기타 여러 산업에 적용할 수 있습니다. 가치 있는 속성을 가진 이러한 화합물 중 일부는 시장에서 파괴적인 제품이 될 가능성이 있으며 물 아래 어디에서나 발견될 수 있으며 심연에 떠 있거나 퇴적물에 숨겨져 있습니다. 일부는 공생 관계의 결과이고 다른 일부는 수백만 년 동안 진화한 독특한 서식지 때문입니다. 그러나 깊이를 탐색하는 것은 어렵고 비용이 많이 들 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 진통 효과가 있는 바다 달팽이의 신경독이나 항균성을 가진 스폰지와 같이 건강 관리에 다양한 화합물이 사용되는 것으로 알려져 있지만 해파리의 형광 화합물이나 새로운 접착제와 같은 산업적 응용 분야에 사용됩니다. 홍합에서 추출한 이 풍부한 자연의 대부분은 아직 발견되지 않은 상태로 남아 있습니다. 약 100만 개 정도 알려진 천연 화합물 중 바다에서 나오는 것은 30,000개 미만입니다. 예를 들어, 현재 추정에 따르면 해수에 존재하는 박테리아의 1%만이 조사되었습니다.

해양 생물탐사 분야의 과학자들은 매혹적이고 야심찬 도전을 앞두고 있습니다. "새로운 화합물을 찾으려면 새로운 유기체를 탐색해야 하며, 새로운 항생제나 항암제의 다음 출발점이 바다에서 올 가능성이 큽니다."라고 Marbio의 교수이자 연구 그룹 책임자인 Jeanette Hammer Andersen 은 말합니다. 노르웨이 북극 대학교. 해머 교수는 "암의 경우 바다에서 유래한 의약품이 이미 시장에 나와 있다"고 설명했다.

광대한 푸른 영역에서 작은 입자 찾기

특정 생리활성 화합물의 발견 및 수집에는 길고 복잡한 과정이 필요합니다. 탐구는 다양한 해양 생태계와 관련된 생물다양성과 생리활성 화합물의 작용 원리를 이해하는 기초 연구에서 시작됩니다.

가능한 흥미로운 유기체 또는 생태계를 식별한 후 연구자들은 이를 샘플링하는 전략을 계획하기 시작합니다. 보트에서 몇 주 후에 위험한 심해 잠수 또는 해안에서 더 간단한 수집으로 도달할 수 있습니다. 그러나 모든 연구 그룹에는 공통점이 있으며 가장 중요한 목표 중 하나는 "가능한 한 생물다양성을 수집하는 것입니다. 이것은 화학적 다양성과 생리 활성 화합물을 식별할 수 있는 더 높은 기회를 생성할 것입니다”라고 Hammer 교수는 말합니다.

연구 크루즈의 냉동 바이오매스 또는 도금된 해양 미생물이 있는 페트리 접시가 실험실로 옮겨질 것입니다. 거기에서 화학 추출물이 만들어집니다. 순수한 화합물을 얻은 후에는 데이터베이스도 사용해야 하며 잠재적인 새로운 화합물을 발견했는지 여부를 확인하십시오. Hammer 교수는 "그렇다면 추가 생물학적 테스트를 계속하기 위한 좋은 시작입니다"라고 말하면서 "주요 어려움 중 하나는 활성 화합물의 화학 구조를 정제하고 확인하는 것"이라고 지적했습니다.

생물탐사 기술

프랑스 브르타뉴 서쪽 끝에 위치한 학제간 연구기관인 LEMA 는 해양 시스템도 이해하려고 노력하고 있습니다. 그들은 2개의 생명공학 플랫폼 및 기타 기술 시설을 포함하여 생물 활성 분자의 추출 및 해양 대사 산물, 금속 원소, 지질, 펩티드 또는 단백질의 분석을 위한 고급 장비를 사용합니다. 그들의 목표 중 하나는 활성 분자의 독성을 테스트하기 위해 새로운 해양 세포 모델을 개발하는 것입니다.

각 생리 활성 화합물은 과학자들에게 서로 다른 도전을 가져올 수 있습니다. 교수이자 미생물학자이자 LEMAR의 주요 구성원 중 한 명인 Gwenaëlle Le Blay 는 그녀의 부서의 다른 연구원을 대표하는 우리와 이야기하면서 "때때로 [이 화합물]이 매우 소량으로 존재하기 때문에 이것은 간과될 수 있습니다. 테스트 및 정제, 또는 여러 차례의 격리가 필요합니다." 그녀는 "테스트를 더 많이 수행할수록 새로운 화합물을 찾을 가능성이 높아지지만 이를 수행하기에 충분한 재료가 없습니다."라고 덧붙였습니다.

Le Blay 교수는 "해양 천연물에 대한 60년의 연구 끝에 스크리닝 및 생물유도 분류에 의한 고전적 접근 방식은 시간이 많이 걸리고 종종 알려진 화합물의 재분리로 이어집니다."라고 말합니다. 따라서 생물탐사 방법은 더욱 정교해지고 있습니다. LEMAR는 생합성 경로를 이해하기 위해 실험실 실험 중 제어된 조건을 사용하거나 생체 활성 시료의 분자 클러스터인 화합물 군을 시각화하기 위해 대사체 분석을 혁신하여 해양 게놈에서 데이터 마이닝을 통해 새로운 분자를 목표로 삼고 있습니다. 프랑스 기관의 Gwenaëlle는 "혁신적인 살아있는 세포 분석 및 이미징 기술을 사용하여 유기체 내부에서 기능할 때 해양 세포 미세 환경을 모방할 수 있다"고 강조합니다.

해머 교수는 이 분야의 발전을 위해 필수 요소에 집중할 것을 강조하기도 했습니다. 조사했다. 그러나 극한의 깊이에 도달하려면 샘플링이 중요할 수 있습니다.” 그리고 그녀는 개선의 여지가 있는 것을 지적합니다. 그리고 연구실에서는 새로운 도구와 기술이 감도를 향상시키고 발견 가능성을 높일 것입니다.”

승인된 생리활성 화합물

이미 알려진 수천 개의 해양 천연 화합물 중 일부만이 승인되었지만 그 발전은 가속화되고 있습니다. 마지막 하나는 2021년 연체동물에서 유래했으며 전이성 자궁경부암을 치료하는 데 사용됩니다. Hammer 교수는 “이는 바다에서 시장에 도달하는 화합물이 점점 더 많아지고 있음을 보여줍니다. 이 목록에 있는 일부 화합물은 매우 오랫동안 개발 단계에 있었지만, 그럼에도 불구하고 실제로 성공했습니다. 이것으로부터 배우고 파이프라인 전반에 걸쳐 기술을 개선하면 앞으로 이 목록은 더 길어질 것입니다.”

그들의 지식과 첨단 인프라 덕분에 Hammer 교수가 그녀의 팀과 함께 일하고 있는 북유럽 기관인 Marbio에서 단백질 기능을 조절하는 선택적 키나제 억제제의 개발을 위한 무척추 동물의 새로운 화학을 발견했습니다. 보다 최근의 연구에서는 황색포도상구균과 싸우기 위해 항균 활성을 갖는 해양 균류가 있습니다.

LEMAR의 경우, 새로운 노화 방지 해양 활성 성분을 이끌어낸 산학연 파트너가 함께하는 RIV-AGE2.0 프로젝트 또는 거대 조류 및 염생식물의 폴리페놀로 기능화된 가교 해양 콜라겐 하이드로겔의 개발.

화합물의 바다, 새로운 데이터 및 기회.

해양 생물 탐사의 미래는 흥미진진합니다. 일본이나 중국은 더 많은 논문과 화합물을 발견했지만 다른 국가의 기관이 따라잡고 있으며 전 세계의 깊은 지역과 대부분의 북극은 거의 탐험되지 않았거나 인도네시아 또는 필리핀과 같은 특별한 지리적 특성을 가진 다른 지역도 매우 유망합니다.

고온이나 고압과 같은 극한 환경에 사는 극한생물체도 전 세계적으로 특수한 조건으로 과학자들 사이에서 논의의 주제가 되었다는 점은 주목할 가치가 있지만 Jeannette는 "어떤 특성이 있을 수 있습니다. 한랭 적응 유기체는 더 효과적인 분자를 가지고 있지만 아마도 대부분 이러한 영역이 덜 탐구된다는 사실 때문일 것입니다." Le Blay 교수는 또한 “극한성 유기체, 특히 미생물과 관련된 어려움 중 하나는 이를 대량으로 배양할 수 있는 능력이므로 더 쉽게 배양할 수 있는 다른 유기체에서 관심 분자를 ​​생산할 수 있어야 합니다. 유기체."

또한 국가 관할권을 벗어난 지역에서 해양 환경에서 추출한 유전 정보인 해양 유전자원에 대한 탐사 및 접근에 대한 아직 끝나지 않은 논쟁이 있습니다. 현재 독일, 미국, 일본이 대부분의 특허를 보유하고 있습니다.