在加州大学圣地亚哥分校的摩尔实验室里，研究人员展示了一种软珊瑚样本。科学家认为这些珊瑚通过分泌二萜类化合物实现化学防御，该类化合物已被证实具有抗癌和抗炎特性。这一突破性研究成果近日发表于《自然·化学生物学》。
此前科学家已发现某些珊瑚分泌的二萜类化合物在抗癌和抗炎方面具有潜力，但受限于研究材料的获取难度。这些化合物由生长缓慢且分布稀少的珊瑚分泌，若直接从自然环境中大量提取，不仅效率低下还会破坏生态。
由加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所主导的新研究首次破解了八放珊瑚的化学潜力。研究团队在多种八放珊瑚物种中发现了一个由五个基因组成的基因簇，这个基因簇正是二萜类化合物生物合成的关键所在。
该基因簇的发现使生物化学家能够在实验室环境中合成八放珊瑚化合物，为开发新型药物或其他产品奠定了基础。研究团队的资深作者、斯克里普斯海洋研究所海洋生物技术与生物医学中心主任Bradley Moore教授指出："珊瑚产生的化学化合物具有陆地生物无法比拟的独特性，这正是其生物医学潜力令学界激动的原因。"
研究团队通过自动化设备分析了来自全球的五个八放珊瑚科物种（包括采集自斯克里普斯码头附近的海笔物种），通过对八种珊瑚的基因组测序，最终确认了五个共同基因组成的基因簇。实验证明，将这些基因植入酵母和细菌后，微生物确实合成了目标化合物。
这种基因簇类似于天然的化学合成流水线。Moore强调："这为解决珊瑚化合物供给瓶颈提供了科学方案，未来通过微生物发酵即可获得足够研究材料，无需过度采集深海生物。"实验室合成技术将极大推动新型药物研发进程。
研究第一作者Natalie Grayson表示，从生物基因组中定位特定化合物的合成基因是一项极具挑战的工作。该团队2022年意外发现海笔物种能高效合成二萜类化合物，且相关基因在基因组中呈聚集分布，这成为此次突破的关键线索。
值得注意的是，植物中的二萜类化合物已催生多个重要药物，如源于太平洋紫杉树的抗癌药物紫杉醇。而八放珊瑚的二萜类化合物具有前所未有的化学结构，这使其成为极具开发潜力的药物前体。
研究团队下一步计划将发现的基因簇植入微生物进行规模化生产。Moore特别指出，这类需要长期投入的基础研究正是政府资助的重要价值所在。他强调："私营企业往往难以承受十年周期的高风险投入，但联邦资金支持的此类研究可能带来改变医疗格局的突破性进展。"
这项研究不仅揭示了海洋生物独特的化学防御机制，更凸显了海洋保护的重要性。Grayson补充道："大自然经过数亿年进化形成的化学智慧远超人类想象，只有保护健康的海洋生态系统，才能持续发掘这类珍贵的生物化学资源。"
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