作者：Emily Leclerc
产生Gatobulin-1的蓝藻种，初步鉴定为Lyngbya confervoides，形成这些红绿色的毛发状结构，这些结构是连接的单个细胞的集合，而不是真正的多细胞生物。（Raphael Ritson-Williams）
蓝藻是地球上最古老的生物之一，出现在35亿年前的化石记录中。但是这些光合细菌不仅仅是它们的悠久历史。一个物种产生一种化合物，显示出作为一种新型化疗药物进行进一步研究的潜力。
《美国国家科学院院刊》上的一项新研究解释了这种来自南佛罗里达蓝藻物种的化合物gatobulin-1（GB1）可能具有显著的抗癌活性。史密森国家自然历史博物馆和佛罗里达大学（UF）的科学家们的这一发现表明，研究海洋生物多样性可以加强生物医学研究。Gatobulin-1的名字是对UF研究人员和全球合作伙伴的致敬，他们领导了对它的发现和表征。
“海洋是相对未开发的。这是我们大部分生物和化学多样性未被发现的地方，”医学化学家、佛罗里达大学天然产物、药物发现和开发中心主任、这篇新论文的主要作者亨德里克·卢希博士说。“我们对海洋生物多样性高的地区感兴趣，因为这意味着有许多生物在交流和战斗，利用生物活性化合物，我们可以为药物开发提供线索。”
从防御到药品
蓝藻是生活在世界各地陆地和水中的单细胞生物。但即使是这些简单的生物也与周围的世界有着复杂的关系。
蓝藻没有爪子、牙齿或威胁性的咆哮来防御。相反，它们使用化学物质来保护自己免受捕食者的侵害。它们的化学物质也帮助细菌沟通。
“我们研究了一系列被称为群体感应*制剂抑**的化合物，它们影响细菌用来交流的化学信号，”化学生态学家、史密森尼海洋站首席科学家瓦莱丽·保罗博士说。群体感应是细菌如何利用化学信号进行交流的名称。
保罗和卢希研究蓝藻的防御和通讯化合物，以测试其生物医学特性。通常，他们在了解蓝藻为什么要使用这种化合物之前就意识到了它的药用潜力。
在这项新的研究中，Gatobulin-1被证明具有显著的抗癌活性，有可能发展成为一种新药。Luesch和Paul了解GB1对人类的重要性，但蓝藻如何利用它却不太清楚。
保罗说：“大自然已经对这些化合物进行了优化，在某些情况下，我们不知道为什么。“作为一名化学生态学家，我强烈的感觉是，它们是有目的的。Gatobulin-1并不是一种潜在的抗癌药物，也不是针对人类的，但它对细胞的毒性在蓝藻中有着天然的作用。”
从海洋到实验室的路径
蓝绿藻物种，初步确定为Lyngbya confervoides，是十多年前保罗第一次开始收集该物种时发现的。她很快就发现它产生了许多不同的化合物，所以她把样本送到了她的合作者鲁埃希那里进行进一步的研究。
黑白线将化学式相互连接起来。
Gatobulin-1分子的化学结构。（由Hendrik Luesch提供）
但是找到一种新的化合物，比如GB1，并充分了解它，自信地说它有可能成为一种新药，这可能是一个漫长的过程——这还不包括将该化合物变成一种安全、经批准和功能*药性**物所需的额外时间和测试。
该过程的第一部分是化合物分离和证明纯化的化合物可以选择性地杀死癌细胞。在这一发现的推动下，Luesch的团队致力于研究如何在实验室合成这种化合物。有一种可靠的方法来生产GB1对于能够进行深入研究是很重要的。
“我们通常不能出去不断地收集更多的蓝藻，”卢希说。“潜水和浮潜很有趣，但归根结底，如果你能再次找到足够的生物体，分离出足够的材料进行深入研究，那你就很幸运了。作为有机化学家，我们可以在实验室里大量重现这些天然分子，而无需依赖蓝藻。”
GB1的新颖性为合成过程增加了额外的步骤。“有很多种方法可以把一个分子组合在一起，你不一定事先知道什么是最好的方法，”Luesch说。
接下来，Luesch的研究小组对这种化合物进行了针对多种不同癌细胞的测试，以了解GB1是如何工作的。研究小组发现，GB1靶向细胞中一种叫做微管蛋白的蛋白质，微管蛋白是细胞分裂和构建内部支架时所需的蛋白质。虽然已经有针对微管蛋白的化疗药物，但Luesch和西班牙的合作者表明，GB1是特殊的，因为它以一种新的方式与微管蛋白相互作用。
现在，Luesch、Paul和他们的团队迫切希望看到GB1是否具有成为抗癌药物的现实潜力。
“最终，我们需要更多的药理学、毒理学和药效学研究，以了解Gatobulin-1与其他化合物相比的表现，”Luesch说。
生化战的治疗能力
上面有绿色毛发状结构的珊瑚。
珊瑚和蓝藻之间的关系可能很紧张，因为细菌会在珊瑚上长满并对珊瑚造成伤害。L.confervoides长满了一种珊瑚。（Raphael Ritson-Williams）
有机化学家经常转向大自然进行药物发现研究。例如，来自植物和真菌等陆地生物的化合物已导致青霉素等重要药物成为现代医学的主食。但是，几乎占地球表面四分之三的海洋，基本上还没有被开发。
保罗说：“我们在海洋中有一整组生物，它们并不存在于陆地上，随着时间的推移，它们经历了完全不同的进化压力。”。
就像蓝藻一样，许多其他海洋物种缺乏物理防御，并进化出用于防御和通讯的化学物质。
“这真的是海洋中的化学战，”鲁希说。“外面的战争或通讯越多，对我们就越好，因为这意味着我们可以尝试将更多的活性化合物用于人类。”
所有这些进化和研究不足的化合物都可能成为研究人员开发新药的起点。
保罗说：“从化学家的角度来看，尽管我是化学生态学家，但这种生物多样性等同于化学多样性。”。“你可以在海里找到一整套我们做梦也想不到的东西。”