精選天然抗癌藥物

1、天然抗癌藥物陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文第 頁天然抗癌藥物研究進(jìn)展紫杉醇齊強(qiáng)陜西理工化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 應(yīng)化專業(yè)S1201班級，陜西 漢中 723000指導(dǎo)老師：曹小燕 摘要：癌癥是嚴(yán)重危害人類健康的一大頑固，近年來抗癌藥物的研究取得了較大的進(jìn)展。醫(yī)學(xué)界在尋求和使用抗癌藥物的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)許多化學(xué)抗癌藥物在作用于靶細(xì)胞時(shí)往往累積正常細(xì)胞，且臨床上用語治療腫瘤的化學(xué)藥物大多數(shù)品種都有不同程度的致突變遺傳毒性，為此治療腫瘤的同時(shí)增加了病人患第二種腫瘤的可能性;但植物藥的遺傳毒性似乎不太明顯，說明中草藥在抗癌抗突變方面有獨(dú)特的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。本文介紹了紫杉醇的抗癌機(jī)制、常規(guī)制備方法、指出細(xì)胞發(fā)酵法是紫杉醇

2、綠色化生產(chǎn)的方向并對我國中藥領(lǐng)域如何與世界接軌進(jìn)行了思考。 關(guān)鍵詞：紫杉醇；天然抗癌藥物；抗癌機(jī)制；半合成法；植物細(xì)胞發(fā)酵法引言： 全世界60億人口中，每年約新增800萬癌癥患者，600多萬人死于癌癥，幾乎每秒鐘就有一名癌癥患者死亡。癌癥嚴(yán)重地威脅著人類的生命和健康，因此尋找有效的抗癌藥物成為研究的熱點(diǎn)?？拱┧幬镂锏难邪l(fā)是當(dāng)今的一個(gè)世界課題，特別是從天然產(chǎn)物中篩選抗癌新藥，已成為抗癌藥物研發(fā)的熱點(diǎn)。 天然植物中,有許屢次生代謝產(chǎn)物具有抗癌作用,如喜樹堿、長春花堿、三尖杉酷堿、秋水仙堿等1。紫杉醇(taxol)如右圖所示，是70年代由Wani等從短葉紅豆杉(Taxusbrevifolia)樹皮中

3、取出來的具有抗癌作用的天然產(chǎn)物2，目前已進(jìn)入第三期臨床試驗(yàn)，是一非常有開展前途的抗癌藥物3,4。除紫杉醇外，從紅豆杉屬植物及同科的AustortxausPsicaat中還得到其它具有抗癌活性的生物堿及生物堿類化合物513。1 紫杉醇的臨床研究歷史早在1856年盧卡斯Lucas就從紅豆杉Taxusbaccata L的葉中提取粉末堿性局部，但之后的一百多年間進(jìn)展很慢，直到20世紀(jì)60年代光譜技術(shù)飛速開展才進(jìn)行比擬深入的研究。此間，日本和美國分別從東北紅豆杉和漿果紅豆杉中取得20多個(gè)新的紫杉烷類二萜化合物14,15。 1971年美國化學(xué)家 等從知葉紅豆杉Taxus breuifilia樹皮中別離出抗

4、癌活性紫杉烷二萜化合物“紫杉醇，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎，抗癌作用機(jī)理獨(dú)特，經(jīng)過臨床藥理和毒理實(shí)驗(yàn)，證明紫杉醇對晚期卵巢癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌、黑色素瘤都有顯著療效，對難治性卵巢癌和轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治愈率達(dá)33.7%，有效率達(dá)75%以上，對治療前列腺癌、胃腸癌、小細(xì)胞性和非小細(xì)胞性肺癌前景良好，是近年發(fā)現(xiàn)的最具抗癌效果的天然抗癌藥物16,17。紫杉醇臨床試驗(yàn)始于1982年，1989年完成了期的臨床，1990年進(jìn)行期臨床，1992年12月29日美國FDA正式批準(zhǔn)其作為晚期卵巢癌、肺癌、子宮癌等藥物上市，該藥從申報(bào)到批準(zhǔn)只用了5個(gè)月時(shí)間，創(chuàng)造了美國新藥審批時(shí)間最短記錄。紫杉醇的上市立即成為全球性最熱點(diǎn)的抗癌新藥，

5、并預(yù)測是在今后10-15年內(nèi)抗癌的主要藥品之一18。2 紫杉醇的抗癌機(jī)制紫杉醇的抗癌活性源于它能作用于細(xì)胞分裂過程中形成紡錘體的微管蛋白1921。與常用的其它紡錘體毒物如阻止微管聚集的長春花堿22、ervaafmine23、秋水仙堿24等的作用相反。紫杉醇催化微管蛋白迅速合成微管并結(jié)合到微管上起穩(wěn)定和防止微管解聚的作用。這樣,紫杉醇的活性就表現(xiàn)在兩個(gè)方面,第一，對于迅速分裂的腫瘤細(xì)胞,紫杉醇“凍結(jié)有絲分裂紡錘體。從而使腫瘤細(xì)胞停止在G2期和M期，直至死亡；第二，紫杉醇抑制腫瘤細(xì)胞遷移。用紫杉醇處理的鼠成纖維細(xì)胞只能產(chǎn)生扁平足狀突起和絲狀假足，不能移動(dòng)25。紫杉醇并非對所有的腫瘤細(xì)胞或株系都起作

6、用。細(xì)胞是否對它敏感,同細(xì)胞膜上是否存在磷酸化的135一KD糖蛋白有密切的聯(lián)系。非敏感的細(xì)胞有這種膜蛋白存在，敏感的細(xì)胞那么沒有。由于其為憎水結(jié)構(gòu),紫杉醇應(yīng)是以被動(dòng)擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞。對不敏感的細(xì)胞，估計(jì)135-KD膜蛋白起一種將紫杉醇泵出胞外的作用26。3 使用紫杉醇帶來的自然資源問題 自從發(fā)現(xiàn)紫杉醇具有抗癌作用以后，全世界的紫杉被大量砍伐。而紫杉只生長在海拔三、四千米以上的高寒地區(qū)，生長緩慢，三、四十年樹的直徑只有十幾厘米?，F(xiàn)在紫杉的資源已經(jīng)很少，如果繼續(xù)砍伐下去，紫杉就會(huì)滅絕。以目前的提取別離方法，這樣大的供給量無疑會(huì)威脅到紅豆杉和紫杉屬植物的長期存留和地區(qū)分布，因此，采用各種手段尋找紫

7、杉醇及其類似物的替代資源已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。4 紫杉醇的半合成法和植物細(xì)胞發(fā)酵法274.1 半合成法上世紀(jì)90年代研發(fā)出的以天然物質(zhì)脫酰基漿果赤酶素10-deacetylbaccatin 簡稱10-DAB制造抗癌藥紫杉醇的主要成分C45H51NO14的半合成法就是比擬成熟的一種方法。 10-DAB取自歐洲大陸常見的歐洲紫杉的葉子及小樹枝，其別離過程并不會(huì)對樹木造成重大傷害。1990年的技術(shù)比起上世紀(jì)60年代末期起用的自太平洋紫杉樹皮別離僅含約0.0004%之paclitaxel而破壞200年才能長成之紫杉木的方式，已大幅降低對生態(tài)系統(tǒng)的不良影響。但是，半合成法的制造過程非常復(fù)雜，需要11道化

8、學(xué)轉(zhuǎn)換、7道別離步驟、使用13種溶劑、 13種有機(jī)試劑及其它物質(zhì)才能完成。而且，這種方法仍然要采用天然植物的葉子和樹枝，多少會(huì)對植物產(chǎn)生一定的破壞。4.2 植物細(xì)胞發(fā)酵法近年來BMS進(jìn)一步研發(fā)出利用最新植物細(xì)胞發(fā)酵法取得paclitaxel以制造紫杉醇的綠色化學(xué)技術(shù)，方法是培養(yǎng)一特定的紫杉細(xì)胞愈合組織，直接萃取其中paclitaxel，經(jīng)色層分析法純化與結(jié)晶法別離而成。和半合成法相比，新工藝沒有化學(xué)轉(zhuǎn)換，可免除6種中間產(chǎn)物的生成，也不需使用樹葉與樹枝，不會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物。此外，新工藝免去10種溶劑與6道枯燥步驟，使能耗大大降低，同時(shí)亦可確保紫杉醇得以穩(wěn)定供給。這一方法目前已經(jīng)取得成功：植物細(xì)胞

9、可以大量培養(yǎng)，在工廠里用大的培養(yǎng)罐培養(yǎng)紫杉樹細(xì)胞，工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)紫杉醇，這種生產(chǎn)方式不受氣候、溫度、地理?xiàng)l件的限制，解決了藥物來源問題，使更多的癌癥患者得到及時(shí)的治療，因此，該法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于全世界的紅豆杉樹資源非常有限，植物細(xì)胞發(fā)酵法生產(chǎn)“紫杉醇不但能解決“紫杉醇的來源問題，而且能大大降低紫杉醇的生產(chǎn)本錢，澤惠于廣闊低收入癌癥病人?？拱┧幨巧镝t(yī)學(xué)界永遠(yuǎn)熱門的研究領(lǐng)域，其最高的境界是到達(dá)解決病痛又不會(huì)產(chǎn)生其它的副作用才算是真正的成功。紫杉醇的植物細(xì)胞發(fā)酵法集中了上述優(yōu)點(diǎn)成為2023年的熱門話題，因此BMS公司榮獲2023年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)簡稱PGCCA的變更合成線路獎(jiǎng)。5

10、 紫杉醇的生產(chǎn)現(xiàn)狀和開展方向28我國大約在10年前開始試產(chǎn)紫杉醇原料藥，從90年代至今，我國紫杉醇原料藥的產(chǎn)量與出口量逐年增加，現(xiàn)已成為世界主要紫杉醇生產(chǎn)國。2001年我國有關(guān)部門已與意大利PHYTOGENE公司達(dá)成合作意向，在華建立“注射級紫杉醇原料生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品不僅可直接進(jìn)入歐洲和美國市場，還可出口至印尼、馬來西亞、泰國與新加坡等東南亞國家市場。此外，國產(chǎn)紫杉醇原料藥早已進(jìn)入我國香港、臺灣地區(qū)市場。紫杉醇原料藥幾年前因市場供不應(yīng)求，一度出現(xiàn)過每公斤45萬美元的天價(jià)比黃金還要貴1倍。此后，在高價(jià)吸引之下，包括南美洲的阿根廷、墨西哥、亞洲的印度與韓國等國家都參加到紫杉醇出口國行列，據(jù)悉，由于

11、紫杉醇產(chǎn)量增加，出口競爭日趨劇烈，2023年國際市場上紫杉醇平均價(jià)格只有22萬美元左右我國2023年秋季廣交會(huì)上99.5%純度紫杉醇只賣19萬美元/公斤 。盡管目前國際市場上紫杉醇貨多價(jià)跌，但它仍是一種富有朝氣的天然抗癌藥，因?yàn)槠駷橹惯€沒有一種天然抗癌藥的臨床效果能超越紫杉醇。我國的華茵生物工程公司于1994年開始，開展了生產(chǎn)抗癌藥“紫杉醇的工業(yè)菌種課題研究，經(jīng)過六年努力攻關(guān)，終于獲得了“紫杉醇的高產(chǎn)菌株P(guān)hargen AA-013。該工程現(xiàn)已完成搖瓶、發(fā)酵、工藝研究，樣品純度達(dá)98.5%，有關(guān)工程檢測與現(xiàn)成標(biāo)準(zhǔn)品一致。經(jīng)體外試驗(yàn)說明該品對卵巢癌、肺癌及白血病等細(xì)胞具有顯著的抗腫瘤活性。專家

12、認(rèn)為利用該菌株進(jìn)行“紫杉醇發(fā)酵提取工藝研究，已到達(dá)同類研究的國際先進(jìn)水平。我國的中科院昆明植物研究所在10L反響器中得到紫杉醇含量最高為0.056%。紫杉細(xì)胞培養(yǎng)規(guī)模已達(dá)100L，呈現(xiàn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。天津大學(xué)的生產(chǎn)量到達(dá)24mg/L培養(yǎng)液一個(gè)培養(yǎng)周期。清華大學(xué)化工系生物化工研究所通過固液兩步培養(yǎng)法可以在4周內(nèi)獲得20g/L干物質(zhì)，利用代謝調(diào)控技術(shù)在23天內(nèi)將紫杉醇的含量提高到0.063%左右，這一技術(shù)已經(jīng)到達(dá)世界先進(jìn)水平。野生紅豆杉資源奇缺，生長緩慢，人工馴化難，由于紫杉醇含量低，提煉本錢大，加之掠奪性收取樹皮，因此尋求一種解決資源問題的工作已經(jīng)十分迫切。美國、加拿大等國已經(jīng)在上世紀(jì)九

13、十年代初立法進(jìn)行保護(hù)，以免紅豆杉樹因紫杉醇而被掠奪式采伐。1995年我國公布了?野生植物保護(hù)條例?，將野生紅豆杉列為國家一級保護(hù)植物，紅豆杉樹相當(dāng)于“植物界的大熊貓。目前，我國紫杉醇藥物的生產(chǎn)還主要以破壞紅豆杉資源為途徑，故在此呼吁國內(nèi)更多的研究機(jī)構(gòu)盡快轉(zhuǎn)變研究方向，采用與世界興旺國家接軌的生物合成法生產(chǎn)紫杉醇，為我國及至世界的癌癥患者帶來福音，為人類的綠色環(huán)保做出奉獻(xiàn)！參考文獻(xiàn)1方唯碩.紫杉醇的化學(xué)研究J.中國藥學(xué)雜志,1994.29(5):259-262.2Nicolaou Ke,Yang Z,Liu J,eta1.Synthesis of TaxolJ.Nature,1994.367(6

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