目前绝大多数获批的海洋药物都经历了长达数十年的研发过程 ， 一部分是因为研发的资金不足 ， 另一部分则是因为分离、测试和生产大量的新型化合物需要耗费时间 。 值得庆幸的是 ， 随着基因组学、化学和计算机技术的迅猛发展 ， 科学家从海洋中寻找人类的“救命药”时 ， 也变得更有针对性且更高效了 。
成年的雌性毯子章鱼可长达1.8米 ， 体重更是能达到比乒乓球还小的雄性毯子章鱼的4000倍左右 。
贰基因靶标
1989年 ， 美国斯克里普斯海洋研究所的科学家保罗·詹森（PaulJensen）将巴哈马海底的沉积物带回了实验室 ， 希望从中找到具有医疗价值的细菌 。 这一过程并不容易 。 他面临的第一个挑战就是在实验室环境中培养这些海洋细菌 。 但即使是在最理想的情况下 ， 他也只能做到近似海洋环境 。 即便一些微生物生长出来了 ， 由于无法给予它们原有的海洋环境刺激 ， 詹森也只能默默祈祷这些微生物能产生几种分子 ， 即便这几种分子对于它们庞大的“武器库”而言显得微乎其微 。
尽管困难重重 ， 但詹森还是发现了其中的热带沙孢菌（Salinisporatropica）能产生一种新的抗癌化合物 。 目前 ， 利用这种化合物治疗胶质母细胞瘤的3期临床试验刚刚结束 ， 正在等待美国食品和药品管理局（FDA）审批 ， 其商品名为马里佐米（Marizomib） 。 马里佐米是一个十分典型的例子 ， 证实了海洋细菌具有产生大量新药的潜力 ， 但这一过程也耗费了30多年的时间 。 因此 ， 包括詹森在内的科学家开始寻找更好的研究方法来开发海洋药物 。
21世纪初 ， 基因组学的出现改变了他们的研究思路 。 随着第一批海洋微生物（包括热带沙孢菌）的全基因组序列公布 ， 科学家发现一些微生物的基因组中含有可编码几十个化合物的基因簇 ， 这意味着这些微生物还可以产生更多种化合物 ， 即便在实验室培养时 ， 它们只产生了少量的化合物 。 短短几年内 ， 宏基因组学技术（Metagenomics ， 对样本中的整个生物群落进行DNA测序）又揭示了海洋微生物还有更多未被挖掘的潜力 。 此后 ， 科学家开始从还没有在实验室培养过的微生物中寻找编码化合物的基因簇 。
目前 ， 詹森正在试图直接寻找最终的化合物分子 ， 而不是能产生它们的微生物 。 在过去一年中 ， 他研究团队的多位博士后先后前往智利圣地亚哥的洛马角半岛附近的海草床 ， 在其中放入一些由树脂构成的微珠 ， 以此来吸附海水中的有机分子 ， 再将这些微珠带回实验室 。 詹森会分析这些收集的样本 ， 尝试从中找到能在生物体中发挥作用的化合物 。
目前 ， 他已经有了新的发现 ， 找到了一种具有不寻常碳骨架的化合物 ， 其中包含一些能作用于酶的分子基团 。 这些基团就像是“子弹上的弹头一样”能发挥关键作用 ， 而且这种结构新颖的化合物发挥作用的方式可能与现有药物完全不同 。 詹森预测说：“我认为它或许可以杀死细胞 。 但现在 ， 我们还希望能了解它潜在的作用靶点 。 ”
有了化学结构后 ， 他还需要将化合物和产生它的微生物及基因相匹配 。 借助于强大的计算工具 ， 科学家已经能将庞大的海洋微生物基因组库和具有生物活性的化合物库之间关联起来了 ， 并以此高效地连接基因和化合物 。 苏格兰斯特拉斯克莱德大学（UniversityofStrathclyde）的海洋微生物化学家凯瑟琳·邓肯（KatherineDuncan）是这种研究方法的先驱 ， 她将其称为基于结构的基因组挖掘 ， 而这项技术最近才真正落地 。 邓肯说：“此前 ， 我们并没有工具来比较如此庞大的数据集 。 ”
邓肯正在应用这项技术分析来自南极洲4000至4500米深的海底深色沉积物岩心样本 ， 初步的结果让人十分惊喜：样本中至少包含2种新的海洋细菌——深海假诺卡氏菌（Pseudonocardiaabyssalis）和海洋假诺卡氏菌（Pseudonocardiaoceani） ， 且都能产生抗菌物质 。 在陆地上 ， 假诺卡氏菌属中的其他细菌主要与携带有真菌的蚂蚁共生 ， 能产生抗细菌和抗真菌分子 ， 以此来阻止病原体入侵蚂蚁的真菌花园 。 因此 ， 不难想象它们的海洋表亲也可以产生抗感染的化合物 。
目前像邓肯和詹森这样的科学家面临的最大挑战之一是选出各种新发现中最值得关注的化合物 。 德国图宾根大学（UniversityofTubingen）的微生物学家娜丁·齐默特（NadineZiemert）开发了一种工具 ， 可以帮助研究人员更有针对性地挖掘生物的基因组 ， 寻找抗性基因 。 任何一种生物在产生有毒的分子时 ， 一定会产生某种机制来保护自己免受这种分子的伤害 ， 而这一机制通常是修饰毒素作用的细胞靶点 ， 避免毒素攻击细胞 。
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