在海洋生物的帮助下进行治疗并不是乌托邦。已经从海洋生物及其共生微生物群中开发出了12种救命药物，例如抗癌药物。它们在药物开发方面的巨大潜力受到漫长而昂贵的发现过程的阻碍。基尔GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心海洋天然产物化学研究小组的研究小组，在计算机辅助自动化方法的支持下，现已成功地在基尔峡湾的藻类及其真菌共生体中发现了海洋分子，作为治疗感染和皮肤癌的潜在药物。
海洋活性成分的寻找过程始于海洋微生物和微生物的提取，然后是其新的生物活性化学成分的纯化和表征，这些化学成分旨在用于开发新的治疗方法。
在她的研究小组中，她通过结合生物活性筛选的自动化、基于计算机的方法来解决这个问题。在一项为期一年的研究中，研究人员发现，来自基尔峡湾的褐藻Fucus vesiculosus(膀胱藻)可以抑制致病细菌耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，这种细菌会导致医院感染。
“基于算法的生物信息学策略和机器学习工具使我们能够绘制褐藻的大量代谢组，同时预测负责其抗生素活性的分子簇，”Larissa bdenbender博士说，他是Tasdemir教授小组的前博士后，也是目前发表在《海洋药物》杂志上的两篇文章之一的第一作者。本研究中应用的算法基于质谱分析中的化学相似性分数，将复杂网络中的分子家族结合在一起，并与计算机机器学习工具一起，帮助我们用化学方法识别提取物中已知的和新的化合物。在提取物的第一个快速化学分离步骤之后，生物信息学程序根据分子在馏分中的相对丰度来预测分子的生物活性评分。这些生物活性化合物是分离出来的。“从藻类生物活性成分的提取到表征，传统的发现方法通常需要3-4年的时间。这些自动化工具帮助我们将有针对性地发现新的天然抗生素的时间缩短到几个月，”Tasdemir教授强调说。
“在自然界中，膀胱残骸经常受到海水中数百万微生物的污染和生物膜形成的强大压力。因此，正如我们在本研究中发现的那样，膜结合化合物对藻类的自我保护具有很高的生态重要性。这类分子在自然空间中发挥着重要的作用，经常对人类病原体表现出相关的活性。由于膀胱残骸是一种可食用的海藻，这些活动使其成为一个有吸引力的候选人，不仅作为药物来源，而且作为食品补充剂或食品保护”，Tasdemir教授说。接下来，我们将探讨其在食品工业中的应用潜力。
许多真菌也生活在海藻的表面和内部的共生关系。这些也是发现和开发新药的有希望的来源。Tasdemir教授的博士生范必成从膀胱残骸中分离出120多种共生真菌，并对真菌Pyrenochaetopsis sp.进行了详细的研究，因为它能有效杀死黑色素瘤型皮肤癌细胞，细胞毒性低，化学成分非常丰富。毕成还使用计算机辅助自动化方法，用一种罕见的化学支架分离特殊分子。这项研究最近也发表在《海洋药物》杂志上。
根据塔斯德米尔教授的说法，这只是对以前完全未被探索过的真菌属Pyrenochaetopsis的第二次化学研究。“我们从膀胱残骸中分离出真菌，并在优化的实验室条件下进行发酵，是天然抗癌剂的既定来源。我们在这里发现了几种新的天然产物，我们将其命名为pyrenosetin A和B，它们对对抗皮肤癌具有很高的潜力。”
“我们今天使用的所有现代药物中，有一半以上来自大自然。利用革命性的基因组学、代谢组学、生物信息学和机器学习工具，将以前所未有的方式快速发现新的海洋化合物，并更合理、更有效地与工业伙伴一起开发后续药物。”
