K号口袋。52:海洋生物技术

在海里生活开始。地球表面大部分是海洋,最古老和最多样化的生命形式。因此,海洋环境是生物和化学多样性的宝库繁荣在所有类型的生态系统。它有各种各样的生物,从细菌到真核生物,以及独特的对医学有重要意义的化合物,营养,化妆品,农业,以及其他行业。生物技术应用于开发海洋环境的潜力,为人类利益和基本生物进步服务。1,2,3.

海洋生物技术

海洋生物技术是通过应用生物技术从海洋生物中创造产品和过程,分子和细胞生物学,以及生物信息学。海洋勘探是开发新药的科学领域,化工产品,酶,和其他产品和过程。它还涉及发展水产养殖和海产品安全,生物修复,生物燃料,等等。1

海洋生物技术的应用

水产养殖与渔业
生物技术有潜力提供解决几个问题在水产养殖领域。

繁殖.一些鱼时不产生自发圈养条件下放置。过去,鱼类促性腺激素,刺激生殖的一组激素,被提取和纯化生产少量原油的准备工作的成千上万的垂体腺。目前,大量的高纯度促性腺激素可以通过DNA重组技术生产的实验室。

雌雄同体是许多珊瑚礁鱼类常见的现象。有些物种在生命周期的早期阶段是雄性的,在晚期(雄性直立)或反之亦然(原雌性直立)。必须始终让两性都参与进来。通过基因工程,性的物种可以调节它达到成熟。3.

营养.作为水产饲料的蛋白质来源,用于鱼粉的垃圾鱼或野生鱼种类非常有限。因此,植物来源的蛋白质是可持续的选择,还有更便宜的优势。然而,大多数植物具有不利于饲料利用的抗营养特性。例如,肉食性鱼类由于多糖的消化能力而消耗碳水化合物的能力有限。为了解决这一问题,通过基因工程促进鲑鱼的碳水化合物代谢。葡萄糖转运体和己糖激酶基因转移到salmonid鱼。

鱼油在鱼饲料生产中具有重要的经济价值,以及人类健康。随着水产养殖业的发展,对鱼油的需求持续增长,因为鱼油是水产饲料中的主要脂类来源。水产养殖行业占据全球近90%的鱼油生产。随着需求的增长,必须有其他鱼油来源。3.

Rothamsted研究公司的科学家们开发了一种骆驼油料种子植物,这种植物经过基因工程改造后在种子中产生-3鱼油。ω- 3鱼油是已知的人类营养是有益的组成部分。通用亚麻荠有潜力为人类饮食提供健康的鱼油。4

健康管理.传统的疾病诊断包括对生物体的细胞和组织的分析,这需要很长时间才能完成。现代方法使用聚合酶链反应,分子生物学中用来聚焦于DNA片段并在短时间内复制上百万次的技术。5PCR可以准确识别病原体的海洋生物,即使没有视觉症状的疾病。自海洋生物能够跨界运动,由于疾病对检疫和贸易的影响,准确诊断疾病至关重要。3.

由于白斑综合症病毒(WSSV)等多种病毒病原体,对虾产业面临损失的风险,黄头病毒,Taura综合征病毒电镜细小病毒,摘要杆状。科学家发现很难设计出治疗病毒性疾病在虾等甲壳类动物,因为他们不拥有真正的适应性免疫反应系统和他们对疾病的非特异性先天免疫机制。对虾免疫应答相关基因的鉴定和鉴定对于理解宿主-病原体相互作用至关重要。基因从巨大的虎虾(中国对虾学名:日本虎虾P。日本血吸虫被克隆后表现出抗病毒活性和调节WSSV-infected虾。3.

除了抗病毒药物,RNA干扰(RNAi)或基因沉默也被用于控制病毒感染。以WSSV主要包膜蛋白基因为靶点的短干扰RNA(vp28-siRNA)诱导P。日本血吸虫.这导致病毒DNA的产生显著减少,死亡率降低。此外,三种vp28-siRNA注射后,从感染WSSV的虾中消灭病毒。3.

抗菌肽(AMPs)是水产养殖抗生素的潜在替代品,因为迄今为止尚未报道对AMP的耐药性。安培是先天免疫防御系统主要组件的海洋生物,因为他们表现出抗菌性和对入侵微生物提供一个直接和快速的行动。6,3.在海洋生物中发现的AMP的例子包括虾中的对虾苷,mytimicin贻贝,halocidin从海桃、蓝蟹愈伤组织,三脊马蹄蟹的大型防御素,和棒状海鞘中的克拉维司匹林。

疫苗是另一个具有成本效益的手段保护鱼病毒性疾病和防止疾病的传播。鱼类疫苗被视为成功的关键原因鲑鱼产业。鲑鱼疫苗的一个例子被称为Apex-IHN,它赋予了对造血坏死病毒(IHNV)的抗性。三,七

促进经济增长。商业上重要的鱼类转基因研究主要集中于通过转移生长激素来提高生长速率。这是经济上的声音,因为转基因鱼与改变增长特征达到成熟度比非转基因鱼在更短的时间跨度中,表现出更好的饲料转化效率。3.这些优势进一步转化为较短的生产周期,降低生产成本,减少水产养殖设施的污染。

在2015年,具有Chinook鲑鱼生长激素基因的AquAdvantage鲑鱼在被证明可以像非GE大西洋鲑鱼那样安全食用后,成为第一条获准商业使用的基因工程鱼,由美国食品和药物管理局。这也是2016年在加拿大批准用于商业用途。9

医学
超过2,000年前,海洋生物提取物被用作药物。在19世纪和20世纪,鱼肝油是著名的营养补充剂之一。直到20世纪中叶,科学家才开始系统地在海洋中寻找药物。1

当科学家们研究海洋生物的防御机制时,他们发现了有机体的巨大防御化学武器。20世纪50年代,罗斯Nigrelli从纽约动物学会提取毒素叫holothurin从巴哈马海参(阿加西齐放线菌),具有抗肿瘤活性。Holothurin不是商业化,而是从海洋中潜在生物活性的化合物的数量急剧上升,每年被发现。科学家们利用生物技术制造的副本海洋化合物在实验室,所以他们不需要不断地从海洋生物。有些已经商业化,而其他人正在接受临床或临床前检查。1表1总结了一些来源于海洋生物的商业化药物。

表1。源自海洋生物的药物1,10,十一

产品 来源 应用程序
头孢菌素 Fungi头孢菌属 抗生素
角鲨胺 棘鱼刺角鲨 抗生素
维他滨/阿拉-A 加勒比海绵荔枝海绵 抗病毒药物
阿糖胞苷/阿拉伯-C 加勒比海绵荔枝海绵 抗癌药
Ziconotide 锥形蜗牛僧袍芋螺 止痛药
Trabectedin 加勒比海有被膜的(Ecteinascidia
涡轮机)
抗癌药
甲磺酸艾日布林 海洋海绵(黑色软海绵 抗癌药

其他海洋来源的药物仍在临床试验中。这些包括细胞毒性化合物bryostatin 1和dolastatin衍生物soblidotin和synthadotin。除了这些药物,更多的产品正在临床前准备中。报告的海洋化合物数量每年都在增加,超过1,每年向管道中添加1000种具有不同效力和生物功能的新化合物。

环境
环境污染物的降解是全球关注的重要问题。研究表明,海洋微生物对几种有机污染物具有独特的生物降解途径。固定化细胞的细菌氯仿假单胞菌产生吡咯烷,这加速了海水中有毒有机锡化合物的分解。其他研究也表明,一些海洋生物生产出诸如生物聚合物和生物表面活性剂等对环境友好的化学物质,可用于环境废物的管理和处理。1

生物燃料
微藻生物燃料是减少化石燃料消耗的经济可行途径之一。微藻被认为是更好的比高等植物的生物燃料的来源,因为他们的高含油量;易于繁殖(可在海水或微咸水中培养,因此不与传统农业的资源);williamhill抽油后的剩余生物质可用作饲料、肥料或发酵生产乙醇或甲烷;通过改变生长条件可以控制生化组成。具有优异生物质生产力和脂质含量的微藻包括小球藻,四硒,混沌,同核,Skeletonema,,Nannochloropsis。3.

海洋生物技术是其中一个最小的生物技术方法。海洋生态系统具有丰富的生物多样性,和生物体本身含有重要的生化化合物广泛用于医学,环境中,以及其他行业。因此,这一领域的研究对于开发海洋环境的巨大潜力以任何可能的方式改善人类生活是至关重要的。

参考文献

  1. ThakurNL和AN Thakur。2006。海洋生物技术:概述。《印度生物技术杂志》5:263-268。
  2. PomponiSA。1999.海洋生物技术产业的潜力。美国的趋势和未来挑战国家海洋和沿海政策。黛安娜出版:特拉华,美国。143页。
  3. De Jesus-Ayson如。2011。水产养殖和渔业生物技术的趋势:目前在菲律宾的应用。《生物技术评论:家畜》,林业、渔业。威廉希尔ISAAA和BCP:菲律宾。246页。
  4. 罗瑟姆斯特德研究。第一个转基因油料作物生产omega - 3鱼油。2015.http://www.rotham..ac.uk/news-views/first-gm-..-.-.-omega-3-fish-.s-field.
  5. 犹他大学。新西兰PCR。http://..genetics.utah.edu/content/labs/pcr/
  6. TincuJA和SW泰勒。2004.海洋无脊椎动物的抗菌肽。抗微生物药物化疗48(10):3645-3654。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/./PMC521913/.
  7. 穆克塔尔Y,S.特斯法耶和B。Tesfaye。2016。鱼类疫苗的现状与展望:综述。兽医科技7:299。http://www.omicsonline.org/open-access/.-status-and-.-prospects-of-fish-vaccination-a-.-2157-7579-1000299.php?AID=70000.
  8. 美国食品和药物管理局。2015.FDA已确定,三文鱼的转移在安全食用非转基因鲑鱼。http://www.fda.gov/ForConsumers/ConsumerUpdates/ucm472487.htm.
  9. 加拿大卫生部。2016。AquAdvantage鲑鱼。http://www.hc-sc.gc.ca/fn-an/gmf-agm/appro/aquadvantage-salmon-saumon-eng.php.
  10. MayekarTSAA Salgaonkar,JM KoliP。Patil一个。Chaudhari一个。MurkarS.SalviD。苏维埃R.JadhavT。Kazi。海洋生物技术:生物活性天然产物及其应用。http://aquafind.com/./Marine-Bio..php.
  11. m,R和H路易斯。2011。海洋天然产品:新一波的药物?未来医学化学3(12):1475-89。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21882941.

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