摘要
海洋是结构多样且独特的天然产物的丰富来源，这些产物主要存在于无脊椎动物中，具有多学科应用潜力。微生物感染和癌症是全球主要的死亡原因。由于对现有疗法产生耐药性的病原微生物不断出现，寻找新的微生物感染治疗方法已成为迫切需求。海洋生物活性物质已被证明是发现和开发新型抗菌和抗癌化合物的有希望的来源。几种海洋化合物已被证实具有抗菌效果，而大多数基于海洋的抗真菌化合物具有细胞毒性。大量抗肿瘤海洋天然产物，不仅来源于海绵或软体动物，还来源于苔藓动物和蓝细菌，表现出强大的抗有丝分裂活性。此外，海洋生物多样性为治疗人类免疫缺陷病毒提供了可能的先导化合物或新药。目前，大多数海洋衍生药物正处于临床试验或临床前评估阶段。此外，已有获得美国食品药品监督管理局批准的海洋源药物上市。本综述总结了肽类、生物碱、聚酮类、多酚、萜类和甾醇等海洋天然产物作为抗真菌、抗菌、抗病毒和抗癌化合物的来源、作用机制及潜在应用。
意义陈述
利用海洋资源中的天然生物活性化合物是医疗保健和健康领域的重要进展。海洋生物中含有大量具有治疗潜力的有效化合物。这些生物活性物质在疾病预防、促进整体健康以及推动制药和营养保健品行业发展方面展现出良好的药用价值。它们的可持续提取和利用不仅有益于人类健康，还对海洋生态系统保护做出贡献。这种变革性方法增强了全球健康成果和可持续性。
引言
地球表面超过70%被海洋覆盖，地球上的生命起源于海洋。专家估计，某些海洋生态系统（如珊瑚礁和深海海底）的生物多样性高于热带雨林。许多海洋生物身体柔软且生活方式固着，需要通过化学手段进行防御。海洋生态系统是生物和化学多样性的绝佳来源。迄今为止，已从海洋动植物中报道了超过3万种天然产物（Lindequist, 2016），自2008年以来，每年发现超过1000种新的天然产物，如图1所示（Shahidi and Santhiravel, 2022; Carroll et al, 2024）。过去几十年来，已从海洋生态系统中发现多种具有多种生物活性的天然化合物，如多不饱和脂肪酸、蛋白质和肽类（例如胶原蛋白和明胶）、酶、多酚、多糖、色素、维生素和矿物质（Barrow and Shahidi, 2007）。
海洋无脊椎动物、鱼类、海藻和微生物是产生生物活性化合物的主要海洋生物群，这些化合物通常从它们的肌肉、皮肤、内脏和骨骼中提取（Lobine et al, 2022）。根据物种、海洋温度、季节和地理位置的不同，海洋物种产生的生物活性分子的组成和多样性差异很大。这种多样性已成为具有工业应用潜力的独特化学化合物的来源，如制药、营养保健品和其他营养补充剂、化妆品、分子探针、精细化学品和农用化学品（Shahidi and Ambigaipalan, 2015; Šimat et al, 2020）。当前的挑战是可持续地生产足够数量和质量的这些产品，以避免过度开发海洋自然资源。
新药物疗法的开发确实在延长人类寿命和提高整体健康水平方面发挥了至关重要的作用。在这方面，人们越来越依赖安全有效的药品（Nascimento et al, 2023）。传统上，新药品源自自然界。目前，超过一半的市售药物要么直接来源于天然资源，要么使用天然产物作为模板或起始材料合成（Geigert, 2023）。近年来，制药行业加大了努力，将海洋生物，包括海藻，作为天然产物新药的来源进行搜索。这些产品也越来越多地用于医学和生物医学研究。在1950年代之前，海洋资源（特别是海藻）的治疗应用仅限于传统和民间医学（Lincoln et al, 1991）。海洋药物的实际开发始于1950年代，当时从加勒比海绵翠绿海绵（Tethya crypta）中鉴定出C-核苷、海绵胸苷和海绵尿苷（Bergmann and Feeney, 1951）。抗生素类头孢菌素的发现始于1940年代从地中海海水中的真菌Acremonium chrysogenum分离出头孢菌素C（Lindequist, 2016）。
在1980年代和1990年代，从海洋无脊椎动物、藻类和细菌中鉴定出具有治疗潜力的分子。1977年至1987年间，藻类、海绵和腔肠动物分别贡献了约35%、29%和22%的新发现化学化合物（Ireland et al, 1993）。然而，自1995年以来，从海藻中发现的新天然产物数量有所减少，海洋微生物开始获得更多关注（Kelecom, 2002）。研究表明，许多具有药理活性的新化合物可能是海洋生物用于防御捕食者的保护机制。海洋无脊椎动物是固着的或移动缓慢的，大多缺乏形态防御结构，如海绵、被囊动物和某些软体动物，因此提供了最大数量的海洋衍生次级成分，包括一些最有趣的药物候选物（Liu et al, 2019a; Romano et al, 2022）。海洋生物多样性也为治疗人类免疫缺陷病毒提供了可能的先导化合物或新药。
迄今为止，海洋物种已被筛选出具有抗氧化、抗菌、抗癌、神经保护、抗炎、抗糖尿病、抗肥胖、降脂、皮肤保护和促进睡眠的特性（Shahidi and Santhiravel, 2022）。这些特性广泛应用于全球新药开发。其中，某些海洋衍生药物已获得美国食品药品监督管理局和欧盟的批准，各种药物处于不同阶段的临床试验中，而大量海洋基分子处于临床前测试管道中（Malve, 2016）。
几项近期的全面综述强调了海洋生物活性物质的抗糖尿病（Agarwal et al, 2023）、心脏保护（Akram et al, 2023）、抗炎（Khursheed et al, 2023）和神经保护（Pereira and Valado, 2023）作用。然而，在全面综述海洋天然产品的抗菌特性方面存在差距。此外，癌症是全球第二大死亡原因（世界卫生组织），微生物感染性疾病是低收入国家的主要死亡原因（世界卫生组织）。癌症和传染病的全球负担需要从天然来源开发新型抗癌和抗菌药物。在这方面，海洋生物活性物质在新型药物开发方面具有巨大潜力，因为它们已被证明表现出抗癌、抗菌、抗真菌和抗癌活性（Das et al, 2023; Wong et al, 2023）。因此，需要对海洋天然产品的抗菌和抗癌特性进行全面综述，以指导未来研究和临床应用。本综述主要关注过去30年来从海洋生态系统中分离的蛋白质和肽类、生物碱、聚酮类、多酚、萜类和甾醇的抗真菌、抗菌、抗病毒和抗癌活性，并着重讨论从海洋来源开发药品所面临的挑战和未来趋势（图2）。
抗真菌活性
真菌是一类普遍存在的生物，在包括有机物分解在内的不同生态系统中发挥重要作用。真菌也用于制药行业以获取某些药物，如免疫抑制剂和抗生素。然而，某些真菌可以靶向不同类型的器官或组织，即肺部、神经元和骨骼，并威胁人类健康（Elabboubi et al, 2019）。这些真菌感染可能与显著的发病率相关。
海洋资源用于制药和医疗产品
对海洋天然产物药理特性的研究导致发现了许多被认为值得临床应用的强效活性剂。海洋环境是生物活性天然产物的非凡储存库，其中许多表现出陆地天然产物中不存在的结构和化学特征（Khalifa et al, 2019）。如上所述，首批基于海洋的生物活性化合物，C-核苷、海绵胸苷和海绵尿苷，是从加勒比海绵中发现的。
海洋衍生药物的演变
已有几种从海洋生物中衍生的药物获得各治疗领域的批准或处于不同开发阶段。根据Malve（2016）的研究，处于临床开发阶段的海洋药物包括13种处于各种临床试验阶段的化合物。此外，大量从海洋物种中衍生的化合物和分子正在接受临床前测试。目前，有6个类别的已批准治疗剂。
挑战和未来趋势
尽管海洋生物在发现新型治疗化合物方面具有巨大潜力，但海洋衍生药物的开发面临若干挑战。例如，海洋的环境条件在每次由同一生物体产生的代谢物类型中起着重要作用，这些代谢物随环境条件的波动而变化（Martins et al, 2014）。为制药研究收获稀有或生长缓慢的海洋生物可能导致其...
结论
海洋环境是生物和化学多样性的丰富来源。在过去50年中，已从海洋动植物中报道了约3万种天然产物。这些天然产物中的大多数来自固着的软体无脊椎动物，如海绵和被囊动物。这种多样性已成为具有功能食品、营养保健品和制药工业发展潜力的独特化学化合物的来源。主要...
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