Marine Drugs

Nature has been instrumental as a source for therapeutics. Despite the fact that we live in an oceanic planet, a number of technical factors have historically hampered the evolution of a marine-based chamanic medicine. With the implementation of scuba diving tools and the development of sophisticated instruments for the isolation and elucidation of structures of natural products from marine organisms, major advances have been made in the discovery of marine derived therapeutics. The availability of ARA-C, a nucleoside analog that is a basic component in the treatment of acute myeloid leukemia, and its fluorinated analog Gemcitabine, an important therapeutic tool in the treatment of pancreatic cancer and in non small cell lung cancer, is a solid proof and validation of the potential of this approach. As a result of our discovery and developmental program, three innovative compounds with novel mechanisms of action: ET-743, AplidinR and Kahalalide F, have been shown to display a positive therapeutic index and activity in resistant solid tumors that supports the ongoing clinical phase III/II trials. ET-743 represents the first active agent against sarcomas developed in the past 25 years and has demonstrated a therapeutic potential in pretreated ovarian cancer. Several chemical entities are under advanced preclinical testing and additional candidates for clinical development are emerging, including compounds hitting a specific target. Moreover, the development of a given marine candidate implies the collaboration of an interdisciplinary team special focused on supply, formulation, pharmacogenetics and preclinical toxicology.

Verrucarin A is an inhibitor of protein synthesis. In this study, we examined the inhibitory action of verrucarin A on signal molecules. Verrucarin A partially inhibited the IL-8 production of a PMA-stimulated promyelocytic leukemia cell line (HL-60 cells), and the effect was related to the inhibition of NF-κB activation at noncytotoxic concentrations. Moreover, the inhibition of mitogen activated protein (MAP) kinase by verrucarin A was especially strong with p38- and JNK-phosphorylation. The findings show a new action of verrucarin A, and it is expected that this action relaxes the signal activation in response to stress.

A new oxazole-containing proteasome inhibitor, secomycalolide A, together with known mycalolide A and 30-hydroxymycalolide A, was isolated from a marine sponge of the genus Mycale. They showed proteasome inhibitory activities with IC50 values of 11-45 μg/mL.

In this study, a low molecular-weight (Mw) peptide named NJP (<1 kDa), was purified from a protein hydrolysate of Nibea japonica by ultrafiltration, and its immunomodulatory effect on RAW264.7 cells was evaluated. The lactate dehydrogenase (LDH) and MTT assays were performed to explore the cytotoxicity of NJP. The results showed that NJP promoted cell proliferation and had no significant toxic effects on RAW264.7 cells. Moreover, the cells formed multiple pseudopodia indicating that they were in activated state. Further tests showed that NJP significantly promoted phagocytic capacity, and the secretion of proinflammatory cytokines tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), and interleukin-1β (IL-1β). It also increased the synthesis of nitric oxide (NO) by upregulating inducible nitric oxide synthase (iNOS) protein level. Flow cytometry revealed that NJP promoted cell cycle progression and increased the percentage of cells in G0/G1 phase. NJP promoted IκBα degradation, p65 and nuclear factor (NF)-κB activation and translocation by up-regulating IKKα/β protein expression. In conclusion, these results indicated that NJP exerts immunomodulatory effects on RAW264.7 cells through the NF-κB signaling pathway. Therefore, NJP can be incorporated in the production of functional foods or nutraceuticals.

Biến đổi khí hậu với sự gia tăng nhiệt độ và axit hóa đại dương (OA) đang đặt ra những rủi ro cho các hệ sinh thái biển. Theo Pörtner và Farrell [1], các hiệu ứng tương tác giữa nhiệt độ cao và OA do CO2 gây ra lên chuyển hóa năng lượng sẽ thu hẹp cửa sổ dung sai nhiệt của các loài động vật ectotherm biển. Để kiểm tra giả thuyết này, chúng tôi đã nghiên cứu tác động của sự gia tăng nhiệt độ cấp tính lên quá trình chuyển hóa năng lượng của ngao, Crassostrea gigas, được phơi nhiễm mạn tính với nồng độ CO2 cao (áp suất riêng phần CO2 trong nước biển ~0.15 kPa, pH nước biển ~ 7.7). Trong vòng một tháng ủ ở mức PCO2 cao và 15 °C, pH huyết thanh giảm xuống (pHe = 7.1 ± 0.2 (nhóm CO2) so với 7.6 ± 0.1 (đối chứng)) và giá trị PeCO2 trong huyết thanh tăng (0.5 ± 0.2 kPa (nhóm CO2) so với 0.2 ± 0.04 kPa (đối chứng)). Nồng độ bicarbonate slightly nhưng có ý nghĩa gia tăng trong huyết thanh của ngao được ủ với CO2 ([HCO-3]e = 1.8 ± 0.3 mM (nhóm CO2) so với 1.3 ± 0.1 mM (đối chứng)) cho thấy chỉ có sự điều chỉnh tối thiểu về trạng thái acid-base ngoại bào. Ở nhiệt độ thích nghi 15 °C, sự giảm pHe do OA không dẫn đến sự suy giảm chuyển hóa ở ngao, vì tỷ lệ chuyển hóa tiêu chuẩn (SMR) của ngao tiếp xúc với CO2 tương tự như ở nhóm đối chứng. Khi nhiệt độ tăng lên cấp tính, SMR tăng ở cả hai nhóm, nhưng hiển thị sự gia tăng mạnh mẽ hơn ở nhóm ủ CO2. Nghiên cứu trên các tế bào mang tách rời cho thấy sự phụ thuộc nhiệt độ tương tự về hô hấp giữa các nhóm. Hơn nữa, phần năng lượng tế bào cho nhu cầu điều chỉnh ion thông qua Na+/K+-ATPase không bị ảnh hưởng bởi tình trạng hypercapnia mạn tính hoặc nhiệt độ. Phân tích chuyển hóa bằng phương pháp phổ 1H-NMR cho thấy những thay đổi đáng kể trong một số mô sau khi tiếp xúc với OA ở 15 °C. Trong mô áo, mức độ alanine và ATP giảm đáng kể trong khi sự gia tăng mức độ succinate được quan sát thấy trong mô mang. Những phát hiện này gợi ý về sự thay đổi trong các con đường chuyển hóa sau khi tiếp xúc với OA. Nghiên cứu của chúng tôi xác nhận rằng OA ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa năng lượng ở ngao và gợi ý rằng biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến quần thể của các động vật không xương sống ven biển cố định như thân mềm.

Tài liệu dược lý biển đã được đánh giá đồng nghiệp từ năm 2009 đến 2011 được trình bày trong bài tổng quan này, theo định dạng đã sử dụng trong các bài tổng quan giai đoạn 1998–2008. Dược lý của các hợp chất có cấu trúc đã được đặc trưng, được tách ra từ động vật biển, tảo, nấm và vi khuẩn, được thảo luận một cách tổng quát. Các hoạt động dược lý kháng khuẩn, chống nấm, chống động vật nguyên sinh, chống lao và chống virus đã được báo cáo cho 102 sản phẩm tự nhiên từ biển. Thêm vào đó, 60 hợp chất từ biển đã được ghi nhận có ảnh hưởng đến hệ miễn dịch và hệ thần kinh cũng như có tác dụng chống tiểu đường và chống viêm. Cuối cùng, 68 chuyển hóa từ biển cho thấy có khả năng tương tác với nhiều thụ thể và mục tiêu phân tử khác nhau, và do đó sẽ có khả năng đóng góp vào nhiều loại dược lý sau khi có thêm các nghiên cứu về cơ chế tác động. Dược lý biển trong giai đoạn 2009–2011 vẫn là một lĩnh vực toàn cầu, với các nhà nghiên cứu từ 35 quốc gia, và Hoa Kỳ, đã đóng góp cho dược lý tiền lâm sàng của 262 hợp chất biển, là một phần của quy trình dược phẩm tiền lâm sàng. Nghiên cứu dược lý tiếp tục với các sản phẩm tự nhiên từ biển sẽ góp phần nâng cao quy trình lâm sàng dược phẩm biển, mà vào năm 2013 bao gồm 17 sản phẩm tự nhiên từ biển, các dẫn xuất hoặc tương tự nhắm vào một số ít loại bệnh.

Môi trường biển chứa đựng một số lượng lớn các sinh vật vĩ mô và vi mô đã phát triển những khả năng trao đổi chất độc đáo nhằm bảo đảm sự sống còn của chúng trong các môi trường sống đa dạng và khắc nghiệt, dẫn đến sự sinh tổng hợp của nhiều loại hợp chất chuyển hóa thứ cấp với các hoạt động cụ thể. Một số trong những hợp chất này là sản phẩm thương mại có giá trị cao cho ngành công nghiệp dược phẩm và mỹ phẩm. Mục tiêu của bài review này là phác thảo các con đường khám phá và phát triển sản phẩm tự nhiên từ biển, với trọng tâm đặc biệt vào các hợp chất đã thành công trong việc đưa ra thị trường, và đặc biệt xem xét các phương pháp mà các công ty dược phẩm và mỹ phẩm đã áp dụng để tiếp thị những sản phẩm đó. Những thách thức chính gặp phải trong quá trình khám phá và phát triển các hợp chất sinh học từ biển đã được phân tích và nhóm lại thành ba loại: đa dạng sinh học (khả năng tiếp cận tài nguyên biển và sàng lọc hiệu quả), cung cấp và kỹ thuật (sản xuất bền vững các hợp chất sinh học và hiểu biết về cơ chế hoạt động) và thị trường (quy trình, chi phí, quan hệ đối tác và tiếp thị). Các mẹo để vượt qua những thách thức này được đưa ra nhằm cải thiện tỷ lệ thành công trong việc gia nhập thị trường cho các hợp chất sinh học từ biển đầy hứa hẹn trong các quy trình hiện tại, nhấn mạnh những gì có thể được học từ những câu chuyện thành công và không thành công có thể áp dụng cho các chương trình khám phá và phát triển sản phẩm tự nhiên từ biển mới và/hoặc đang diễn ra.

Vi tảo biển đã được sử dụng từ lâu như thực phẩm cho con người, chẳng hạn như Arthrospira (trước đây là Spirulina), và cho động vật trong nuôi trồng thủy sản. Sinh khối từ những loại vi tảo này và các hợp chất chúng sản sinh đã được chứng minh là có nhiều ứng dụng sinh học với nhiều lợi ích cho sức khỏe. Bài điểm lại nghiên cứu hiện tại về hoạt động sinh học và ứng dụng của polysaccharide, các hợp chất sinh học hoạt động tổng hợp bởi những loại vi tảo đơn bào biển, thường được giải phóng vào môi trường xung quanh (polysaccharide ngoại bào hoặc nội bào, EPS). Bài báo đi qua các hoạt động được nghiên cứu nhiều nhất của polysaccharide sulfat (sPS) hoặc các dẫn xuất của chúng, nhưng cũng nổi bật các ứng dụng ít được biết đến hơn như là tác nhân hạ lipid máu hoặc hạ đường huyết, hoặc như là tác nhân bôi trơn sinh học và giảm ma sát. Do đó, tiềm năng to lớn của sPS từ vi tảo biển để được sử dụng như là thực phẩm chức năng, tác nhân điều trị, mỹ phẩm, hoặc trong các lĩnh vực khác như kỹ thuật được đề cập trong bài viết này.

Cyanobacteria hay còn gọi là "tảo lam", là một nhóm đa dạng của vi khuẩn quang hợp sinh oxy, cư trú tại nhiều môi trường nước và đất khác nhau, thể hiện sự đa dạng hình thái vô cùng phong phú. Nhiều loài cyanobacteria phát triển thành bloom trong môi trường nước có khả năng sản sinh ra các chất chuyển hóa thứ cấp sinh học có hoạt tính, có tính độc cao đối với con người và các động vật khác. Từ góc độ độc tố học, các cyanotoxin được chia thành bốn loại chính: neurotoxins (độc thần kinh), hepatotoxins (độc gan), cytotoxins (độc tế bào) và dermatoxins (độc gây kích thích da). Tuy nhiên, về cấu trúc, chúng có sự khác biệt lớn. Trong thập kỷ qua, các con đường sinh tổng hợp của bốn loại cyanotoxin chính: microcystin, nodularin, saxitoxin và cylindrospermopsin đã được làm sáng tỏ về mặt di truyền và hóa sinh. Bài đánh giá này cung cấp cái nhìn tổng quát về các con đường sinh tổng hợp này và tóm tắt thêm hóa học và độc tố học của những loại chất chuyển hóa thứ cấp đáng chú ý này.

Xương chứa một lượng đáng kể khoáng chất và protein. Hydroxyapatite [Ca10(PO4)6(OH)2] là một trong những dạng ổn định nhất của phosphate canxi và nó là thành phần chính (60 đến 65%) trong xương, cùng với các vật liệu khác như collagen, chondroitin sulfate, keratin sulfate và lipid. Trong những năm gần đây, những tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong lĩnh vực cấy ghép nội tạng, tái tạo phẫu thuật và việc sử dụng các vật liệu giả để điều trị sự mất mát hoặc thất bại của một cơ quan hoặc mô xương. Chitosan đã đóng vai trò chính trong kỹ thuật mô xương trong hai thập kỷ qua, là một polymer tự nhiên thu được từ chitin, vốn là thành phần chính của lớp vỏ giáp xác. Gần đây, một sự chú ý đáng kể đã được dành cho các vật liệu composite chitosan và các ứng dụng của chúng trong lĩnh vực kỹ thuật mô xương do phản ứng cơ thể lạ tối thiểu, tính chất kháng khuẩn nội tại, khả năng tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học và khả năng được đúc thành nhiều hình dạng và kiểu dáng khác nhau như cấu trúc xốp, phù hợp cho sự phát triển của tế bào và sự dẫn truyền xương. Hợp chất của chitosan bao gồm hydroxyapatite rất phổ biến do tính chất phân hủy sinh học và khả năng tương thích sinh học. Gần đây, polymer tự nhiên chitosan được ghép với ống nano carbon đã được kết hợp để tăng cường độ bền cơ học của các hợp chất này. Các hợp chất chitosan do đó đang nổi lên như những vật liệu tiềm năng cho xương giả và tái tạo xương trong kỹ thuật mô. Bài báo này sẽ thảo luận về sự chuẩn bị, các tính chất cơ học, tương tác hóa học và hoạt tính in vitro của các hợp chất chitosan cho kỹ thuật mô xương.