建立稀有糖研究院所项目建议书.doc

1、 1 建立稀有糖研究院（所）项目建议书 (2009 年草稿 ) 1、概述 1.1.1 项目名称： 建立稀有糖研究院（所）项目建议书 主办单位名称： 法定代表人： 1.1.2编制的依据和原则 依据： 1990 年至 2009 年国内已有的稀有糖生产科研项目的生产经营状况以及国际、国内技术开发趋势； 依据： 2006 年 1月 2009 年 5月国际、国内稀有糖的市场和原料资源状况； 依据：国家有关鼓励资源综合利用和支持发展的重点高新技术的相关政策； 1.1.3项目提出的背景、投资的必要性和经济意义 2、项目简介 在过去的很长一 段时间内 ,糖只是作为生物体内能量转化和结构组成的物质被认识 .直到

2、上世纪 60 年代 ,糖类作为信息分子的生物学功能才逐渐为人们所认识 .尤其是 1988 年 ,当牛津大学生化系的德韦克首先提出糖生物学 (Glycobiology)这一新名词以来 ,标志着对糖及糖的衍生物 (包括糖蛋白 ,糖脂和蛋白聚糖 )的研究 ,已逐渐成为世界生物学研究的新热点 . 近些年来 ,同时随着分子药理学的发展 ,我们发现临床上许多药物 ,其2 实都是通过作用于分子糖而产生效用的 ,例如我们早已熟知的一些抗生素类药物 ,红霉素 ,万古霉素等 .国内外也出现了大量致力于开发糖类 药物的生物医药公司甚至一些大牌的生物制药公司 ,如 Bayer（ 拜耳 ） ,Roche（ 罗氏 ） ,

3、也发花费了大量财力物力在糖类药物的开发上 1.因此 ,大量糖工程设计的药物也应运而生 ,其中 ,抗凝血药物 Lovenox,Fragmin,治疗白内障药物Healon,抗流感药物 Relenza,Tamiflu,以及 Hib疫苗等 ,相继投入市场 2. 糖类药物的最大优势就是毒副作用小。糖类在人体内可以水解，变为营养和能量，这对治疗 癌症 有格外重要的意义。目前大部分抗肿瘤药物为核酸药物，毒副作用很强。 此外，糖类药物应用范围广泛，可以抗炎症、抗血栓等等，其使用范围还在不断开发研究当中。 国外从上世纪年代开始研发糖类药物。法国已经生产出人工合成的个糖的寡糖抗血栓新药，并于年在美国、日本和欧洲一

4、些国家上市。中国国内目前还没有自主研发的糖类药物。 人们对生命过程中糖的功能的研究同时导致了所谓糖类药物，正因为糖参与了生命的几乎全部过程，糖类药物对治疗各种疾病都显 示了巨大的前景，如免疫系统疾病，心血管系统疾病，神经系统疾病，感染性疾病，癌症，炎症等等。可以说，每一个糖功能的新发现都会马上引发一场药物研究的大竞赛。 其实，糖类化合物一直是一类最重要的药物之一。值得特别指出的是糖3 生物学和糖类药物的发展为中医中药的研究与发展提供了一个极好的机遇，这是因为两者之间有着密切的联系。 糖药物的最重要特点是，他们中间的大多数是作用于细胞表面。因为糖类或糖复合物主要分布在细胞表面，参与细胞和活性分子

5、的相互作用，而且往往是一系列生理和病理过程的第一步，如果这第一步被阻断了，有关的生理 和病理过程也就不能随之发生，由于多数以糖类为基础的药物的作用位点是在细胞表面，而不进入内部，因此，这类药物对整个细胞，进而对整个机体的干扰，就这一点而言，由于糖类药物靶向定位到机体中特定部位，不仅能进一步减少是副作用，而且能降低糖药物的使用剂量。因此不仅可以作治疗疾病的药物，而且可以作为保健类药物。 糖类物质作为药物的主要功能有以下几个方面 1 对免疫系统的影响 2 多糖、寡糖药物降血糖的作用 3 抗辐射 4 抗病毒作用 5 抗类风湿关节炎的糖类药物 6 以糖类物质为基础的疫苗 各 国政府对糖生物学研究的支持

6、 日 本 1989 年日本创刊了糖科学与糖工程动态 (TIGG)杂志。同年日本政府科学技术厅提出关于“糖工程基础与应用研4 究推进战略”的咨询，经过专家评议后成为详尽的战略方案，于 1991 年由科学技术厅、厚生省、农林水产省和通商产业省联合实施“糖工程前沿计划”，总投资百亿日元。该计划包括：糖工程和糖生物学。后者又分为糖分子生物学、糖细胞生物学。同时，成立了“糖工程研究协议会”作为协调机构。这协议会编辑出版了专著糖工程学。 美 国 美国能源部于 1986年资助佐治亚大学创建了复合糖类研究中心 (CCRC)，建立复合糖类数据库 (CCSD)，相关的计算机计划也称为糖库计划 (Carbank P

7、roject)。 1990 年底已收集了 6000 个糖结构数据， 1992 年增加到 9200 个 (包含在 20000份记录中 )， 1992 年底有关的记录增加到 22000 份， 1996 年增加到 42000份。 1996年一年中增加的数量为 1991年的 4倍。 欧 洲 欧盟 1994 1998 年的研究计划中有一项“欧洲糖类研究开发网络”计划 (European Carbohydrate Plaform)。其目的是携带欧洲各国的糖类研究和开发，以强化欧洲在糖类基础研究以及将研究成果转化为商品方面与美国、日本的竞争能力。 蛋白质、核酸和糖是构成生命的三类大分子，蛋白质和核酸的研究已

8、经成为生命科学中的热点问题。糖类的研究一度被人遗忘，只有少数科学家在苦苦探索着糖类的奥秘，糖类研究5 成了生命科学中的灰姑娘。然而，随着蛋白质和核酸（主要是基因的研究）中更多的奥秘被人类知晓，糖类的重要性也浮出水面，成为了医学研究的“甜蜜之点”，糖类研究这个“灰姑娘”等来了属于她自己的马 车。科学家认为，糖类的研究将像一个人见人爱的“甜苹果”一样，获得更多科学家的青睐，将成为生命科学研究中的新热点。 称为攻克疾病的“甜苹果” 各国的医学研究人员正研究糖是如何影响帕金森氏病、早老性痴呆症和像艾滋病那样的传染病的发展。最近的研究结果表明，糖复合物表面糖链结构的改变和很多疾病的发生是相伴随的。 病毒

9、、细菌、真菌、寄生虫等病原体，为了能进入细胞内，首先必须和细胞表面的糖类结合。最常见的流感病毒的感染就是它先和宿主细胞表面的带有唾液酸的糖链结合。一些病原体还能分泌一些外毒素作为攻击宿主的武器，如 霍乱毒素、白喉毒素等。在植物中也有类似的毒素，如蓖麻毒素。这些毒素也能和糖脂或糖蛋白表面的糖链结合，然后转运进入细胞，并干扰细胞内的不同类型的生化反应。 抵抗疾病的糖药物来源很广，其中大多数是天然存在的化合物，例如多糖类的糖苷类。这和当前回归自然的潮流相一致，而且可以和开发中草药相结合。这些以糖类为基础的药物，不6 仅可用于人类，还可以用作农药，比起传统的化学农药来，以糖类为基础的生化农药对环境的污

10、染更小。 在碳水化合物研究领域中，糖按来源和生产和应用的数量、历史可分为常见糖类，如蔗糖（白糖）、葡糖糖、麦 芽糖（饴糖）、乳糖等为常见糖，另一类叫稀有糖（日本称为稀少糖）国际糖协会（ ISRS）对稀有糖的定义为 “在自然界中存在但含量极少的一类单糖及其衍生物” 。尽管在自然界中含量极少，这些物质却在膳食、保健、医药等领域中发挥着非常重要功能。例如，木糖醇是一种功能性甜味剂，具有降血糖、改善肝功能、防龋齿、减肥等功能； D-塔格糖具有低热量、低吸收、抗龋齿、降血糖、改善肠道菌群及良好的理化性质等优点； D-阿洛酮糖是一种低能量、不消化的蔗糖替代品； D-阿洛糖具有抑制活性氧、抑制癌细胞增殖等功

11、能； L-系列糖可以作为各种化学产品 、药品的生产原料。 稀有糖的生理功能研究将是未来人们研究的热点，随着科技的不断发展，人们的认识逐渐提高，稀有糖的功能将不断被发掘和利用。 稀有糖的重要的研究内容。 通过糖基多样化方法（ Glycorandomazition）对某些药物的糖基结构修饰已被证明能提高活性、降低毒性和克服抗药性，对红霉素、万可霉素、柔红霉素和蝴蝶霉素的糖基改造也都取得了进展。事实证明，以药物分子中的糖基作为切入点进行药物的修7 饰可以获得更“像药的”（ drug-like）结构类似物。因而具有很高的应用价值。 稀有糖（ uncommon sugars）是常见糖（葡萄糖、半乳糖等）

12、分子中至少有一个羟基被氢原子或其他基团取代所形成的化合物。世界上 70%的药物先导化合物是直接从天然产物中衍生出来的。并且大部分是含糖化合的二级代谢物。许多抗生素药物中都含有一个或多个稀有糖结构（ Scheme 1）。稀 有糖在抗生素药物中对其生物活性具有十分重要的影响，具有多功能，从影响药物动力学到直接与细胞靶如蛋白质， DNA 和 RNA 等相互作用。已确定的它们起着重要作用的方面包括：细胞的粘合与细胞 -细胞识别作用，受精，蛋白质折叠，神经生物学，外源移植和免疫应答中的靶识别 作用。 由于稀有糖的特殊生物作用，利用稀有糖修饰现有药物和天然产物已成为新药开发研究的前沿和热点研究领域之一，也

13、是最有希望获得具有更高临床应用价值的新药的方法之一。 国家发改委、科技部、商务部于 2004 年 将“疗效突出的新型化学合成药、新型抗生素药物、手性小分子药物、合成多肽药物、核酸类药物、糖类药物以及作用新靶点的天然药物和贵重金属药物。”列入当前优先发展的高技术产业化重点领域指南。 国家发展和改革委员会食品工业“十一五”发展纲要中第六章：“十一五时期食品工业发展的重点行业及区域布局”明确提出：“重 点抓好稻谷、小麦、玉米、大豆和薯类的精加工与8 综合利用，。进一步发展应用前景广、市场需求潜力大的淀粉糖、有机酸、聚乳酸、变性淀粉、多元醇等深加工产品”。国家农业部农产品加工业“十一五”发展 规划 第

14、三章“重点领域与相关区域布局”中明确提出发展专用变性淀粉、玉米淀粉、多元醇、乳酸、淀粉基生物材料等精深加工产品”。项目还符合国家产业结构调整指导目录（ 2007 年本）（征求意见稿）第一类“鼓励类”第十六章“轻工”第 15 类“天然食品添加剂原料及生产技术开发应用”中的规定。该项目是国家鼓励发展的产业化项目。 科技部、财政部、国家税务总局关于高新技术企业认定管理办法中规定的“ 国家重点支持的高新技术领域”之中有： “天然物质中提取或通过发酵提取的新的有效单体及其制剂；用拆分或合成等方法制得的已知药物中的单一光学异构体及其制剂；”（包含糖及衍生物类产业技术） “采用细胞大规模培养、生物转化技术开

15、发生物资源和中药资源，包括：动植物细胞大规模培养技术、发酵法生产濒危、名贵、紧缺药用原料和动植物组织中分离提取生物活性物质原料及新药等。”（包含糖及衍生物类产业技术） “由糖合成手性纯天然化合物和其类似物的开发技术；有生物活性的新型糖类和糖醇类 等。”三处提到糖及衍生物类产业技术。 糖类药物和保健品、化妆品、食品、工业用糖中使用稀9 有糖的品种功能多，开发难，生产的附加值巨大。特别是一些常见功能糖企业品种更新改造的最热点项目。 稀有糖研究项目开发的 6个主要方面 1、 新 资源的利用型研究； 即充分寻找本地区的农、林、牧、副、渔及工业的副产物、廉价的自然植物等综合提取各种功能性稀有糖、稀有糖醇

16、，特别是高附加值的稀有糖类，应为本项目的重点；避免重复建设和克隆式技术项目，走新资源型创新的道路； 2、 新功能的应用型开发； 即借鉴日本等发达国家对稀有糖的功能研究经验，与国内几个著名院校合作建立企业自己的稀有糖研发中心，以功能开发为技术支撑，稳步切入市场；以关爱人类健康为宗旨，推进糖类药物和手性化合物的应用进程；以实事求是的科学态度给社会以安全、有效、经济的适用工业化技术方法； 3、 新技术、 新产品的多样型开发； 功能糖极稀有糖的市场发展特点是具有周期性起伏变化的规律，从多年的行业发展看，单一品种在品种周期性时企业难度困难期造成倒闭、瘫痪，再遇到品种畅销期时也难以翻身自救，故本项目立足于

17、多技术种类和多品种的发展新思路，以应对变化莫测的市场变化，多品种的用途可涵盖医药原料、食品原料、生物、轻化工等诸多行业，以丰补歉，未雨绸缪； 10 4、 新方法的环保型开发； 本项目采用对植物水解以最先进的太阳能和空气热泵联用制热的节能环保技术，以最前沿的因素差结晶分离替代传统的树脂分离，以最先进的生物转化法替代传统的化学 合成法，以绿色、环保、低能耗的先进科研方法替代传统的高危、高污染和高耗能科研方法，以创新的绿色科研造福于人类社会； 5、 新项目的综合型开发； 充分利用国内大型生物、化工企业和高等院校的专业人才，整合各生物工程、化学工程、热能利用工程、自动化控制、药物应用等先进技术要素，走非粮生物化工（稀有糖类等）和生物能源（乙醇）综合开发的高效益新途径； 6、 新策略的规模型开发。 该项拟以“市场先行、科研与销售一体化、积木式柔性装置、分步提高”的科研策略进行，打破“传统科研发展老路，并以整个国际为行业规模基准，建设大规模的功能性 稀有糖研究项目，该项目无论单品种实验能力，还是综合品种实验能力都力争达到国际性水平，以规模效应提升抗风险能力和回报社会。 此外，稀有糖除有药用价值外，对保健品、和食品也有巨大作用。