紫杉醇的来源研究历史和药物研究进展
生技091 汪骏09640131
摘要：紫杉醇是目前最新的具有很好疗效的抗癌药物，本文对自紫杉醇发现以来的研究历史和最新研究进展进行了简要的说明。
关键词：紫杉醇；历史；来源途径；前景
1 紫杉醇的研发历史
1.1紫杉醇及其抗肿瘤机理的发现
紫杉醇的研究最早溯源于1856年,德国科学家Lucas·H从欧洲红豆杉(T·baccata)的叶中提取到了粉末碱性物质,即紫杉碱(Taxine)[1]。但此后的100多年中进展缓慢,直到二十世纪六十年代光谱技术飞速发展后,才得以进行比较深入的研究。1963年,美国化学家M·C·Wani和MonreC·Wall从太平洋红豆杉(T·brevifolia)树皮中分离得到了紫杉醇的粗提物。1964年采用KB细胞毒性方法证实该粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高的活性。1969年确定了该粗提物中对KB细胞具有毒性的有效成分是紫杉醇。1971年, Wall和Wani从太平洋紫杉树皮中分离出紫杉醇。同年,通过X射线衍射分析,确定了其化学结构为一种四环二萜化合物[2.3]。
在紫杉醇发现之后并未立刻引起人们重视,1975年发现它对黑色素瘤有很强的活性后, 1977年被确定为候选药物开始作临床前实验,随后发现紫杉醇对乳腺癌、结肠癌、支气管癌、卵巢囊性腺癌、子宫内膜癌等有很强活性, 1978年确定了紫杉醇的剂型,为临床试验奠定了基础[4.5]。
1979年,爱尔伯爱因斯坦(Alber·Einstein)医学院的Susan Horwitz及其同事发现和报道了“紫杉醇”具有独特的微管活性,具有多种抗肿瘤作用,它能与微管蛋白质结合,形成稳定的稳管束,并使其被解聚,将癌细胞停止在G2晚期或M期,抑制细胞复制,阻止癌细胞Z增殖。这一奇特的功效引起了NCI (美国国立癌研究所)的高度重视,促进了临床试验工作的进行[6]。
1.2紫杉醇临床试验与运用
美国于1980年完成了紫杉醇制剂研究,并开始毒理学研究和临床试验。紫杉醇I期临床试验始于1983年,在1983~1987年,确定了人类的最大耐受剂量和剂量限制毒性。开始时,病人有时发生严重的过敏反应—这主要是由于紫杉醇乳针中的助溶剂造成的。后来发现降低滴注速度可以减轻这种反应;紫杉醇的Ⅱ期临床试验(1988~1989)主要研究试验药物对各类患者的有效性,共进行了5组。II期临床试验结果表明:紫杉醇对晚期卵巢癌和转移性乳腺癌有明显的疗效,其中晚期卵巢癌的总响应率为56%、治愈率为15%,转移性乳腺癌总响应率为30%、治愈率为10%。此外,紫杉醇对非小细胞肺肿瘤、前列腺肿瘤、上胃肠道肿瘤和白血病也有一定的疗效; 1990年进入紫杉醇的III期临床试验,主要是确定剂量、给药时间和有效性试验,共进行了5次189名患者的III期临床和300名患者的附加临床试验。最终确定治疗应用每5ml含30mg紫杉醇的乳针(含助溶剂)加入葡萄糖盐水输液中,缓慢连续滴注24h,剂量为135mg·m-2, 3周为1个疗程[6]。
1991年NCI与美国百时美施贵宝(BMS)签署合作研制协议, 1992年NCI将紫杉醇转让给百时美施贵宝。美国FDA于1992年12月29日正式批准紫杉醇作为治疗晚期卵巢癌、肺癌、子宫癌等的治疗药物上市。美国癌症协会所长伯罗德(Brode)将紫杉醇誉为近15年
来发现的最主要的抗肿瘤新药。
紫杉醇作为一种广谱、高效、毒副作用小的抗癌药物,已在40多个国家应用,并在临床上广泛运用于治疗卵巢癌、子宫颈癌、乳腺癌、小细胞肺癌、非小细胞肺癌、胃癌、喉癌、肝癌、食道癌、膀胱癌等恶性肿瘤。近几年来,医学研究进一步发现紫杉醇除抗癌作用外,还有其他医疗效果[7.8]。它可用来治疗若干种慢性炎症性疾病,如风湿性关节炎、牛皮癣、湿疹等,这将大大增加紫杉醇的应用领域及销售量。
2 增加紫杉醇来源的途径
1993 年美国国立癌症研究所的癌症治疗部主任Chabner进行了初步统计，美国接受紫杉醇治疗的患者已从1.5万人增至5万人之多，而全世界应接受紫杉醇治疗的癌患人数应为几百万人至几千万人。每人1个疗程就需要2g紫杉醇纯品，平均每个患者至少需要十个以上的疗程，才能有明显的效果，即全世界目前的需求量每年就应有数十至数百吨紫杉醇纯品入药。寻找新的来源已成为主要的研究方向[9]。
2.1 红豆杉不同部位提取紫杉醇
目前主要通过红豆杉树皮提取生产紫杉醇，但这对野生资源无疑是一种破坏，红豆杉在世界范围内不仅含量少，而且生长缓慢，此种方法是不可取的。为了扩大紫杉醇来源，人们试图从红豆杉植株的其它部位提取紫杉醇。Keith Witherup测定了6种红豆杉枝叶和茎中的紫杉醇含量发现T. media cv. Hicksii, T. Canadensis, T. cuspidate cv.Capitata和T. brevifolia四种红豆杉的针叶中紫杉醇含量较高[7]；Tett-Neto A. G. 报道了T. cuspidata植株不同部位的紫杉醇含量，其中树皮、幼叶和嫩茎中的紫杉醇含量与T.brevifolia树皮中的相当或略高；梁敬钰等通过对云南红豆杉根的化学成份研究，发现在根部含有新的紫杉烷类化合物；另据Raj Atalla 研究，心材也含有紫杉醇，但与叶一样，含量较低。以太平洋红豆杉为例，其心材紫杉醇含量只有树皮的1％，但心材产量高，因此所得紫杉醇总量较树皮高100倍[9]。
最近，Carver发现，若按叶含量5×10-5树皮含量2×10-4计，那么,一棵树从叶和树皮所得紫杉醇含量接近或相当。况且，针叶的再生力强，采集针叶对树的生命不会有大的影响。最近，Carver还宣布，他所在的公司已研究了一种从红豆杉针叶分离紫杉醇和有关前体的工艺，并申请了专利，据称这一工艺不仅得到的紫杉醇纯度高，而且速度也很快。由此可见，由针叶中提取紫杉醇是一举两得的方法，应引起足够的重视[9]。
2.2 优良育种、人工栽培
为弥补天然资源的奇缺，国内外的工作人员又开始了红豆杉树木的扦插、育苗的繁殖技术的研究，并取得了显著的成就。红豆杉属幼苗的扦插、育苗的繁殖一般通过优株选择、品系匹配、控制授粉进行良种选育，提供高生长量、高紫杉醇含量的杂交种苗。美国BMS 公司建立了红豆杉种植园，规模栽种约400万株幼苗，计划陆续再建200万株的种植园；宾西法尼亚大学国家天然产物技术开发中心已筛选出了高紫杉醇含量的植株供人工栽培，并开发了大量提取紫杉醇工艺；美国农业部和密西西大学等已联合计划栽培，其规模已达到数百万株，该树种为一杂交种，即Taxus media Hicksii，系灌木型，容易栽培，枝叶繁茂，生长迅速，栽后3～5年即可收割，适应性很强[9]。
中国也已开始了红豆杉人工栽培的研究，据资料表明此项研究已开展了近10年，低海拔乃至温带地区均可做到人工扦插，加上密植技术的成功，使生长量大大提高，同时生长速度每年达到30～40cm。如黑龙江省韦河林业局的王志国等人进行的东北红豆衫的扦插育
苗取得了很大的突破，获得部级二等奖；四川茂县已建成大规模的中国红豆杉扦插苗基地：云南丽江县建起了年产200～500万株云南红豆杉苗的基地。目前，仅黑龙江省扦插红豆杉数量已达到2000万株以上，在插的还有600万株，成活率在75%以上，而紫杉醇的含量也不低于野生植株。专家们一致认为，从这些栽培植株上修剪下的小枝条和针叶中提取紫杉醇，是解决紫杉醇来源的最简易、成本最低的方法[9]。
2.3 化学合成紫杉醇
2.3.1 全合成紫杉醇的研究
世界上进行紫杉醇全合成研究的小组有30多个，美国佛罗里达州立大学的化学教授毫顿（Holton）等在此方面一直处于领先地位，于1993年12月9日完成紫杉醇全合成。他们采用一种线性合成法，以普通化合物樟脑作起始材料合成的；Scripps研究所的研究人员在1992年1月的报告中就表明，他们先合成了二个六元环，再将其连续形成以八元环为中心的中间体，然后再合成四元环，从而完成全化合物的合成。这两种全合成途径都包括25~30步化学反应的复杂过程，要真正用于工业化生产紫杉醇还有一定的距离。尽管如此，NCI总裁Broder博士对此给予了很高的评价，他认为全合成紫杉醇的成功为研究人员开发生产紫杉醇提供了又一条可行的途径[9]。
2.3.2 半合成紫杉醇的研究
1988年，法国Universite Joseph Fourier的Denis首次报道了从欧洲红豆杉的针叶中获得的10-去乙酰浆果赤霉素Ⅲ（baccatin-Ⅲ），以此为原料半合成了紫杉醇以及同系物taxotere；随后美国Rhone-Poulene Rorer化学公司也实现了紫杉醇的半合成，并申请了以baccatin-Ⅲ为原料半合成紫杉醇的专利。紫杉醇半合成前体10-去乙酰浆果赤霉素Ⅲ（bsccatin-Ⅲ）起从红豆杉针叶中分离出来的，含量高达0.l%，而且针叶产量大，再生能力强，半合成紫杉醇的原料是很丰富的。美国BMS公司计划在获得美国FDA批准后，停止从树皮中萃取紫杉醇的生产，利用半合成法进行工业化生产紫杉醇[9]。
2.4 用生物技术生产紫杉醇
利用植物细胞培养法生产紫杉醇，是各种研究方向中十分有吸引力的一个方向，也是1990年美国NCI主持召开的紫杉醇研讨会上，得到NCI投资的方向之一。现在不仅组织培养、细胞培养还有器官培养、胚胎培养、芽培养和根培养等领域都有研究报道，利用生物技术生产紫杉醇，具有不破坏自然环境、不受自然条件限制的优点，是解决紫杉醇来源的一条重要途径[9]。
2.5真菌培养法
1993年,美国Stierle博士等从太平洋红豆杉的韧皮部分离到1株产紫杉醇的内生真菌—安德烈紫杉菌(Taxomyces andreanae),经培养,每升发酵液可产紫杉醇24~50ng[10]。随后,国内外学者展开了大量的研究工作,现已报道的产生紫杉醇真菌种类已超过30种,这些真菌绝大多数是子囊菌或半知菌,而且大都是红豆杉内共生真菌。我国自邱德有等于1996年首次从云南红豆杉的树皮中分离出1株可产紫杉醇的内生真菌之后,在我国分布的红豆杉属树种中均分离到产紫杉醇的真菌[21]。周东坡等从东北红豆杉的树皮中分离的树状多节孢(Nodulisporium sylviforme)产率为51·06 ~125·70μg·L-1;马天有等从中国红豆杉分离到的QT12号菌液体培养物紫杉醇产率为14·2μg·L-1;王建锋等从南方红豆杉皮层中分离到的瘤痤孢菌紫杉醇产率为185·5μg·L-1[12]。微生物发酵法生产紫杉醇的关键问题是产
生紫杉醇真菌的分离和发酵液中紫杉醇产量的提高还有许多技术关键问题需要解决,尚未能达到商业化生产。
2.6器官培养法
利用红豆杉营养器官培养法生产紫杉醇是解决紫杉醇来源的一条重要途径和热点研究方向之一。目前,采用的方法主要有胚胎培养法、芽培养法和根培养法等。利用胚胎培养在短时间内可以获得一定数量的苗木,并可从中选择紫杉醇含量高的个体,欧洲红豆杉离体培养胚胎的萌发率已达100%;芽培养法主要利用红豆杉侧芽通过离体培养获取大量的种苗,规模化、集约化营造原料林;根培养法主要利用根癌农杆菌侵染红豆杉的叶片获得发状根,从中提取紫杉醇[13]。
2.7 紫杉醇类似物的研究
人们在研究紫杉醇热潮中，也在寻找来源更丰富、水溶性更好、抗癌活性与紫杉醇类似或更高的紫杉醇类似物。从红豆杉属植物中分离到除紫杉醇以外，还有与其结构类似的化合物。从1856年对欧洲红豆杉进行研究开始，现在己从该属植物中分得200多种化合物，其中都有紫杉烷三环二萜的基本骨架；Mill从西马拉雅红豆杉中分离到三尖杉宁碱和另外两种紫杉烷生物碱；梁敬钰等通过对云南红豆杉根的化学成份研究，分离得到新的紫杉烷类化合物其它紫杉醇类似物，均具有抗肿瘤活性。另外，科学家们在合成紫杉醇过程中，还合成了许多紫杉醇类似物。爱尔兰莱斯特大学P. Jenkins以葡萄糖衍生物为起始物，合成了紫杉醇类似物，而且准备生产出高效、低毒的类紫杉醇抗肿瘤药物。许多科学家认为紫杉醇类似物很可能成为与紫杉醇相抗衡的抗肿瘤药物[9]。
3 紫杉醇的运用前景
随着全球环境的不断恶化,癌症患者的不断增多,据世界卫生组织报告,近几十年来全球癌症发病率呈明显上升趋势,每年以2% ~3%的幅度递增。全球癌症发病人数现已超过1 000万,每年死于癌症的病人总数达630万以上。预计治疗这些癌症病人每年大约需要消耗紫杉醇1 500~2 500kg,仅美国就需消耗350kg左右。但受制于紫杉醇原料紧缺,价格昂贵(目前纯度99·5%的紫杉醇精品国际市场价格每公斤在24万~25万美元,国内市场大概在每公斤140万元人民币)等因素的影响,全球目前紫杉醇消费量仅为500~700kg,且主要消费市场集中在北美和欧洲,最主要是美国,其消费量约占全球消费量的2/3。我国紫杉醇制剂尚未纳入医保用药,绝大多数病人无法支付其高昂费用(以每瓶1 100元计算,一个病人仅紫杉醇注射液药费一项就需支付66 000~88 000元),不得不放弃使用紫杉醇注射液治疗。据不完全统计, 2004年我国用于制药的紫杉醇用量只有20~30kg[13]。
随着中国、印度、阿根廷、韩国、美国、加拿大等主要天然紫杉醇原料生产国人工种植规模的不断扩大以及紫杉醇半合成和真菌培养等新药源途径的开发运用,紫杉醇原料供应能力将不断增强,原料及其制剂成本也将随之大大降低,加之“三新”(新成份、新剂型、新作用)研发成果的不断运用,临床使用率将会显著提高,紫杉醇将会真正成为造福广大癌症患者的良药,以实现紫杉醇产业的持续、快速、健康发展[13]。
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第六章紫杉醇的生产工艺 6.1 概述 6.1.1 紫杉醇类药物 1、紫杉醇 紫杉醇（Paclitaxel，Taxol?）的化学名称为5β,20-环氧-1β,2α,4α,7β,13α-五羟基-紫杉-11-烯-9-酮-4-乙酸酯-2-苯甲酸酯-10-乙酰基-13-[(2′R,3′S) -N-苯甲酰基-3′-苯基异丝氨酸酯] ，英文化学名称为13-[(2′R,3′S) -N-carboxyl-3′-phenylisoserine, N-benmethyl ester, 13-ester with 5β,20-epoxyl-1β,2α,4α,7β,13α-hexahydroxytax-11-en-9-one-4-acetate-2-benzoate,trihydrate。 紫杉醇具有复杂的化学结构，属三环二萜类化合物，整个分子由三个主环构成的二萜核和一个苯基异丝氨酸侧链组成（图6－1）。分子中有11个手性中心和多个取代基团。分子式为C47H51NO14，分子量为853.92，元素百分比为C：66.41，H：6.02，N：1.64，O：26.23。紫杉醇难溶于水，易溶于甲醇、二氯甲烷和乙氰等有机溶剂。 图6－1 紫杉醇的化学结构 2、多烯紫杉醇 多烯紫杉醇（多西他赛，Docetaxel，Taxotere?，图6－2）是在开展紫杉醇半合成研究过程中发现的一种紫杉醇类似物，两者仅在母环10位和侧链上3'位上的取代基略有不同。多烯紫杉醇的化学名称是5β,20-环氧-1β,2α,4α,7β,10β,13α-六羟基-紫杉-11-烯-9-酮-4-乙酸酯-2-苯甲酸酯-13-[(2′R,3′S) -N-叔丁氧羰基-3′-苯基异丝氨酸酯]·三水合物，英文化学名称为-13-[(2′R,3′S) -N-carboxyl-3′-phenylisoserine, N-tertbutyl ester, 13-ester with 5β,20-epoxyl-1β,2α,4α,7β,10β,13α-hexahydroxytax-11-en-9-one-4-acetate-2-benzoate,trihydrate 。分子式为C43H53NO14·3H2O，相对分子质量为861.9。 1985年，法国罗纳普朗克乐安公司（Rhone-Poulenc Rorer）公司和法国国家自然科学研究中心（CNRS）以10-DAB作为母环骨架，通过半合成方法成功地合成出多烯紫杉醇，目
紫杉醇资源开发研究α 高锦明1) 王性炎2) 张鞍灵1) (1)西北林学院基础课部,712100陕西杨陵;2)西北林学院园林系;第一作者:男,33岁,讲师) 摘 要 紫杉醇是迄今公认的最有前途的首选天然抗癌药物。鉴于紫杉醇抗癌机制独特,疗效显著,现有红豆杉资源远不能满足需要,本文综述了紫杉醇的植物资源和通过红豆杉人工栽培、细胞培养、真菌培养以及半合成、全合成的途径开发紫杉醇的状况。 关键词 抗癌新药;紫杉醇;红豆杉;资源;开发 分类号 S 791.49 紫杉醇(文献名Paclitaxel ,商品名taxo l ,1)是70年代初由W an i 等〔1〕从红豆杉科(T axac 2eae )短叶红豆杉(T ax us brev if olia )的树皮中提取的。70年代末发现紫杉醇具有独特的抗癌机理,从而在世界范围内掀起了紫杉醇研究开发的热潮。迄今为止,从红豆杉属(T ax us )植物中,已鉴定的100多种具有紫杉烷(T axane )二萜骨架结构的二次代谢产物中,紫杉醇的抗癌作用最强。随后又发现半合成类似物taxo tere 2是紫杉醇的竞争对手,其抗癌活性比紫杉醇略高,而且易溶于水,现已进入第三期临床阶段。自1992年底美国食品药品管理局(FDA )批准天然紫杉醇用于治疗卵巢癌和乳腺癌以来,一方面随其临床应用范围日渐扩大和基础研究的深入,需求量日益增加,另一方面红豆杉属于裸子植物,生长缓慢,分布星散,极少成林,且紫杉醇在该属植物的树皮中含量又很低(0.01%～0.06%)。因此造成紫杉醇供应的奇缺。为保障紫杉醇的供应以及保护资源免遭灭绝,科学家们潜心致力于寻找紫杉醇新资源的研究,并已取得很大进展〔2〕。本文就紫杉醇的资源开发予以评述。 1 紫杉醇在植物体中的分布 紫杉醇和其它紫杉烷类化合物主要存在于红豆杉科植物和红豆杉近缘科属植物中。 1.1 红豆杉科植物 红豆杉科植物为常绿乔木或灌木,共5属约23种,除澳洲红豆杉属(A ustrotax us )1种澳洲红豆杉(A .sp ica ta )产于南半球外,其余均产于北半球。我国有其中4属12种1变种及1栽培变种〔3〕。红豆杉属植物约11种,广泛分布于欧洲大陆和北美的寒带、温带及亚热带地区。我国4种1变种,产于西南、华南、华中、华东、西北、东北以及台湾,分布中心在西南地区〔4〕。 已分析发现〔5,6〕,红豆杉科5个属中的4个属:红豆杉属(T ax us L )、澳洲红豆杉属及白豆杉属(P seud otax us )及榧属(T orrey a )均含有紫杉烷类化合物,从化学分类学的观点,余下的穗花杉属(A m en totax us )亦可能含有结构类似的化合物。 西北林学院学报 1997,12(3):94～101Journal of N o rthw est Fo restry Co llege α
广西大学课程论文 论文标题：抗癌药物紫杉醇研究进展 课程名称：发酵生理学 学生姓名：于凯 学号：1108391006 专业：生物工程 学院：生命科学与技术学院 导师姓名：何勇强 学期：2011-2012/上 任课老师：庞宗文
抗癌药物紫杉醇研究展望 于凯 （生命科学与技术学院生物工程专业2011级；学号：1108391006） 摘要：紫杉醇是从红豆杉属植物中提取分离的一种次级代谢产物，是治疗乳腺癌、卵巢癌的特效新药。作为一种广谱、高效、低毒的抗癌药物，市场上紫杉醇供不应求。目前，有望通过化学合成、内生真菌发酵、植物组织培养、微生物发酵等方法工业化生产紫杉醇，达到缓解红豆杉资源短缺、市场药源紧张等现状。本文通过对红豆杉、紫杉醇发现、作用机理、生产现状等介绍，着重分析各种生产方法的利弊，并对紫杉醇的研究的市场前景作出展望。 关键字：红豆杉；紫杉醇；抗癌作用；研究展望 1红豆杉简介 红豆杉为红豆杉科红豆杉属，是一种濒临灭绝的天然抗癌植物，由于在自然条件下生长缓慢，再生能力差，所以很长时间以来，世界范围内还没有形成大规摸的红豆杉原料林基地。中国已将其列为一级珍稀濒危保护植物，联合国也明令禁止采伐。 红豆杉在全球共有十一种，分布于北半球温带至亚热带地区。全球资源总量及其有限，且常常散生分布于天然林中。目前我国共有四种和一个变种，即云南红豆杉、西藏红豆杉、东北红豆杉、中国红豆杉和南方红豆杉（变种）[1]。东北红豆杉主要分布在分布于中国的东北三省，在中国境内的红豆杉中，东北红豆杉紫杉醇含量最高，可达万分之三。 另外，我国还引种了曼地亚红豆杉，是于20世纪90年代中期从加拿大引种而来，原产于美国、加拿大，是一种天然杂交品种，其母本为东北红豆杉，父本为欧洲红豆杉。引种的曼地亚红豆杉生物特性稳定，没有发生变异，紫杉醇含量接近甚至高于原产地。 2 紫杉醇简介 2.1 紫杉醇的发现
红豆杉抗肿瘤研究进展及开发 摘要：红豆杉又名紫杉、也称赤柏松，是国家一级保护植物，被称为植物王国里的“活化石”，主要分布于广东、广西、江西、河南、陕西、甘肃等省的山地，是集观赏、材用、药用为一体的经济价值极高的树种。红豆杉以其独特的抗肿瘤机理和疗效显著而风靡全球，从而促成了世界性开发红豆杉和提取紫杉醇的潮流。本文就近年来对红豆杉抗肿瘤研究及开发做一综述。 关键词：红豆杉；抗肿瘤；紫杉醇；多糖 引言 红豆杉属植物为常绿乔木或灌木，分布于北半球温带至中亚热带地区，全世界有11种，国外有6种，即欧洲红豆杉、短叶红豆杉、加拿大红豆杉、佛罗里达红豆杉、杂种紫杉、球果红豆杉[1]。 1.红豆杉概况 1.1.红豆杉分布及种类 我国红豆杉属植物有4种和1变种，分别是中国红豆杉、东北红豆杉、云南红豆杉、西藏红豆杉和南方红豆杉。中国红豆杉主要分布于华南、西南区500-3000m落叶阔叶林、华中1000-2000m以上的山地上部，现有资源较多，被破坏较少；东北红豆杉分布于黑龙江东南部、吉林东部和辽宁东部；云南红豆杉主要天然分布于云南西部、四川西南部、西藏东南部海拔高度1400-4300m的中山、亚高山针叶林、针阔混交林、湿性常绿阔叶林和季风常绿阔叶林内；西藏红豆杉在云南西北部、西藏南部和东南部等地区都有分布；南方红豆杉，又叫美丽红豆杉是中国分布最广的红豆杉种[2]。 1.2.红豆杉资源情况 红豆杉因其独特的观赏价值，生态价值，建材价值等而有广阔的市场前景[3]，
而从红豆杉中发现了紫杉醇这一著名的抗肿瘤天然产物，更是让红豆杉成为近30年的研究热点[4]。自1992年美国食品药品管理局（FAD）批准紫杉醇作为治疗晚期癌症的药物以来，我国的野生红豆杉资源过度砍伐日益加重，同时红豆杉自然繁殖更新能力很低且周期长[5]，这些因素导致野生红豆杉资源遭到严重破坏，而且野生红豆杉的很多生物学特性限制了自然群落的发展[6]。 2.红豆杉的抗肿瘤研究 2.1.红豆杉中的抗肿瘤成分——紫杉醇 从红豆杉的树皮、枝、叶、根中可提取抗癌活性成分——紫杉醇[7]。为白色结晶粉末、不溶于水，易溶于氯仿、丙酮等有机溶剂[8]。多年的临床试验结果表明：紫杉醇是继阿霉素、顺铂以后发现的对多种癌症疗效好、副作用小的抗癌药物[9]。是至今发现惟一能控制癌细胞生长的植物药并用于治疗晚期肿瘤，可作为一种广谱、高效、毒副作用小的抗癌药物, 在临床上运用于治疗卵巢癌、子宫颈癌、乳腺癌、小细胞肺癌、胃癌、肝癌等恶性肿瘤[10]。紫杉醇在红豆杉属植物含量较低, 我国紫杉醇含量最高的云南红豆杉天然林中至今发现的枝叶紫杉醇含量最高的单株仅为0.217‰[11]。 2.2.紫杉醇的抗肿瘤机理 紫杉醇能与微量蛋白质结合，并促进其聚合，抑制癌细胞的有丝分裂，有效阻止癌细胞的增殖。可以作用于细胞分裂形成微管蛋白，激活微管蛋白合成微管并起到稳定和防止解聚的作用，阻碍纺锤丝形成纺锤体，使已经形成的纺锤体不能完成有丝分裂的全过程，使肿瘤细胞死亡，此外，紫杉醇还具有抑制肿瘤细胞扩散的作用[2]。 紫杉醇与传统抗癌药的不同之处在于它不影响肿瘤细胞的DNA及RNA合成，也不损伤DNA分子，而是使微管和组成微管的微管蛋白体失去动态平衡，诱导和促进微管蛋白聚合，防止解聚，稳定微管[12]。 2.3.紫杉醇的人工合成 史清文等[13]就紫杉醇的开发历程做总结，主要有合成与半合成法。而王达明
苏州大学研究生考试答卷封面 考试科目: 有机合成考试得分 院别: 材料与化学化工学部专业: 分析化学 学生姓名: 饶海英学号: 20114209033 授课教师: 考试日期: 2012 年 1 月8 日 天然抗癌药物紫杉醇的合成进展 摘要:本文对多烯紫杉醇的合成的各种合成方法进行了综述。 关键词:多烯紫杉醇合成抗癌 多烯紫杉醇(daxotere) 商品名为多西她赛(Docetaxel) , 化学名为[ 2aR-( 2aα, 4β, 4aβ, 6β,9α, ( aR3, βS3) , 11α, 12α, 12aα, 12bα) ] -β- [ [ (1, 1 2二甲基乙氧基)羰基]氨基] -α-羟基苯丙酸[ 12b-乙酰氧-12 -苯甲酰氧-2a, 3, 4, 4a, 5, 6, 9,10, 11, 12, 12a, 12b -十二氢-4, 6, 11-三羟基-4a, 8,13, 13 -四甲基-5-氧代-7, 11-亚甲基-1H-环癸五烯并-[ 3, 4 ]苯并[ 1, 2-b ]氧杂丁环-9-基]酯,就是法国罗纳普朗克·乐安公司开发的半合成紫杉醇的衍生物,它对晚期乳腺癌、非小细胞肺癌、卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌、头颈部癌、胃癌等均有效。其作用机制就是通过与肿瘤细胞微管蛋白结合, 加强微管蛋白的聚合、抑制微管解聚,最终形成稳定的非功能性微管束, 从而抑制肿瘤细胞的有丝分裂与增殖[1-3] 。 商业化生产的紫杉醇类抗癌药物大多采用半合成方法,这就是现阶段最具经济性与可操作性的合成方法。多烯紫杉醇的半合成方法就是利用从红豆杉属植物的针叶中提取的10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ (10-DAB ) ,通过选择性保护部分羟基, 然后在10-DAB C13位的羟基上连接合成的手性侧链, 再去掉保护基团得到。其中以多烯紫杉醇C13位侧链的合成以及该侧链与选择性保护的母核10-DAB进行酯化反应最为重要[4-5] 。 紫杉醇的构效关系已经被众多学者所研究与总结。具有游离羟基的C13位侧链,C2与C4位的酯基,C4、C5位四元含氧环及紫杉烷的刚性环结构对抗癌活性都起着很重要的作用。 1988年,Potier等从欧洲紫杉(Taxus baccata)中分离得到10-去乙酰巴卡亭(Baccatin) Ⅲ( DAB),DAB 已被成功地用来半合成紫杉醇,并已工业化生产[6]。半
紫杉醇的抗癌研究 摘要 延长生命并提高存活质量是抗癌的新要求。植物药的紫杉醇(paclitaxel,商品名Taxo1)是从红豆杉的树皮、树根及枝叶中提取的一种化合物,是近年国际市场上最热门的抗癌药物,并已取得了巨大的进展。美国肿瘤研究所认为,紫杉醇是人类未来20年间最有效的抗癌药物之一。 关键词紫杉醇抗癌疗效 第一部分综述 随着近年来癌症患者的增多, 癌症给病人和家人带来了肉体和精神上的伤害, 各种抗癌剂的副作用带来的反应使病人在延长生命的同时也饱受副反应之苦。延长生命并提高存活质量是抗癌的新要求。只有向天然药物要药。近年海洋药物的研究逐步深入, 海洋药物中的皂苷抗癌作用备受关注。美国国家癌症协会( N C I ) 在上世纪5 0 年代末为了寻找安全有效的抗肿瘤药物, 在35000 种植物提取物中进行筛选,这项运动历时20 余年,紫杉醇于1992 年12 月29 日被美国FDA 批准用于治疗晚期卵巢癌。 紫杉醇(paclitaxel , 商品名Taxol) 是一种在红豆杉科( Taxaceae L.) 红豆杉属( Taxus L.) 生长缓慢的长绿乔木中分离提取到的天然化合物。紫杉醇是目前全世界公认治疗肿瘤的有效药物,也是全球抗癌药物研究的热点。近年来,紫杉醇无论在药理活性、分离测定方法、提取纯化技术、化学结构修饰、类似物的化学结构及其生物活性和主要活性物质的人工合成或半合成,还是新的药物制剂与剂型及其类似物的开发与利用等方面的研究,都取得了巨大的进展。 植物药的紫杉醇是近年国际市场上最热门的抗癌药物, 并已取得了巨大的进展。美国肿瘤研究所认为, 紫杉醇是人类未来 2 0 年间最有效的抗癌药物之一。 早在1856 年Lucas 就从浆果红豆杉的叶中提取到过粉状紫杉碱(taxus) ,但当时未引起人们的注意。100 年后的1958 年美国国家癌症研究会(NCI) 耗资250 亿美元,历时20多年(1958 —1980 年) ,对3 500 余种植物中的11 万多个化合物的抗癌活性进行了筛选。1971 年从短叶红豆杉Taxus brevi folia Nutt1 的树皮中首次分离得到紫杉醇,并证实了其抗癌活性。1975 —1976 年通过药理实验证明紫杉醇对B216黑素瘤及人体肿瘤裸鼠异种移植瘤(乳腺癌、肺癌及结肠癌) 有活性。到20 世纪70 年代末,证明其活性机制为在细胞增殖期的G2 期,抑制纺锤体和纺锤丝的形成,从而抑制有丝分裂,阻止癌细胞的增殖。紫杉醇的这种独特的药理作用加快了其临床研究的步伐,1982 年Ⅰ期临床试验开始,1989 年完成Ⅱ期临床试验,1990 年进入Ⅲ期临床试验,并证实了对卵巢癌和乳腺癌的疗效。1992 年12 月29 日美国食品药品监督管理局( FDA) 和加拿大政府正式批准紫杉醇用于治疗卵巢癌,1993 年12 月批准用于治疗乳腺癌。1993 年11 月该产品被法国政府批准上市。随后,陆续在瑞典、奥地利、丹麦、德国、卢森堡、
紫杉醇提取纯化方法的研究进展 紫杉醇是最早从红豆杉属植物中分离出来的三环二菇类化合物，是继阿霉素和顺铂之后最热点的抗癌新药。紫杉醇具有复杂的化学结构，分子由3个主环构成二菇核，分子中有11个手性中心和多个取代基团，母环部分是一个复杂的四 环体系，有许多功能基团和立体化学特征。分子式C 47H 51 NO 14 ，分子量853.92。 同位素示踪表明, 紫杉醇只结合到聚合的微管上, 不与未聚合的微管蛋白二聚体反应。细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管，这些微管的积累干扰了细胞的各种功能,特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期，阻断了细胞的正常分裂。通过Ⅱ-Ⅲ临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。 紫杉醇属于有丝分裂抑制剂,它的独特机制在于可以诱导和促进微管蛋白 聚合,促进微管装配及阻止微管的生理解聚,由此抑制癌细胞纺锤体的形成,阻止 有丝分裂的完成,使其停留在G2期和M期直至死亡,从而起到抗癌的作用。迄今为止紫杉醇是唯一促进微管聚合的新型抗癌药。这一新的发现引起了各国医药界的极大兴趣。现在已有包括我国在内的十多个国家批准了紫杉醇类药物的正式生产。目前有关紫杉醇研究的几个主要问题是:紫杉醇的提取;紫杉醇的人工合成;紫杉醇的临床应用(水不溶性问题的解决);紫杉醇的构效关系;紫杉醇的抗癌机理。紫杉醇的抗癌机理 1971年,Wani等报道了紫杉醇在一些实验体系中具有抗癌活性。1978 年,Schiff等发现紫杉醇在极低的浓度下(0.25μM)可以完全抑制Hela细胞的分裂,而且在对细胞4小时的培养过程中,对DNA、RNA和蛋白质的合成没有明显影响。
紫杉醇载体的研究进展 （20150932140 张焕乐） 摘要：紫杉醇作为一种抗肿瘤的化疗药物，在卵巢癌、乳腺癌等方面有良好的治疗作用，但其水溶性差，毒副作用大，临床使用受到限制。本文通过查阅文献，总结了一些紫杉醇脂质纳米粒、脂质体、微球、自微乳、胶束、凝胶等载体的新剂型，这些新剂型的研究为今后的临床应用提供了依据。 关键词：紫杉醇脂质纳米粒脂质体微球 紫杉醇（paclitaxel，PTX）是红豆杉属植物中提取的一种具有抗癌活性的二萜类化合物。能抑制微管蛋白解聚，保持其稳定，从而抑制肿瘤细胞的有丝分裂，最终达到抑制肿瘤细胞增殖的目的。基于紫杉醇对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高的活性，人们开始将紫杉醇应用于抗肿瘤治疗的研究，并于1992年获得批准上市。目前，紫杉醇对卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌、头颈部癌症以及难治愈的前列腺癌等的都有良好的治疗作用[1,2]。 紫杉醇药代动力学非线性，在整个6h或24h滴注过程中血药浓度增加，输液一旦停止，血药浓度即开始下降；紫杉醇会出现严重的急性过敏反应，少量病人出现明显的心血管不良反应，包括心肌梗塞、房颤、轻度充血性心衰、室性和室上性心动过速、室性心律不齐等，此外几乎所有病人全部脱发，1.4%-30%的病人发生3或4级粘膜炎，最主要的是轻度恶心、呕吐和局部静脉炎(4%-64%)。年龄、以往的治疗或接受紫杉醇的总累积剂量似乎对该药的耐受性无影响[3]。 随着近年药物代谢动力学的发展，人们通过将紫杉醇依附于脂质纳米粒、脂质体、微球、自微乳、胶束、凝胶、水溶性前体药物、混悬剂、纳米晶等载体制备成新的剂型，研究紫杉醇在体内代谢的情况，取得良好效果。现就依据近几年的文献报道，将部分紫衫醇载体的研究情况总结如下。 1.紫衫醇脂质纳米粒 纳米粒是一种粒径在10 ～1000 nm 的固态胶体颗粒，包括纳米囊、纳米球、纳米脂质体、纳米胶束、纳米乳、纳米凝胶等多种类型。具有物理稳定性好、粒径小、被动靶向等诸多优点，可改变药物在体内的药动学特征，增加药物在靶器官的分布，利于药物吸收和提高生物利用度，从而提高疗效、减轻毒副作用。 由美国生物科学公司研制的新型紫杉醇制剂ABI-007（Abraxane，Capxol），以人血白蛋白作为共聚物形成紫杉醇白蛋白纳米悬浮液。ABI-007 将紫杉醇和人血白蛋白经高压振动技术制成纳米微粒紫杉醇冻干粉剂，由于无助溶剂Cremophor EL，滴注时间缩短，用药前不需要考虑做预防过敏反应的预处理治疗[4]。脂质纳米粒作为抗癌药物载体，能增加与肿瘤组织的亲和性，增加药物被肿瘤细胞的摄取量，降低用药剂量，提高疗效和降低不良反应。刘丹等[5]利用体外释放度实验研究紫杉醇脂质纳米粒溶液与市售普通紫杉醇注射液释放速度，结果脂质纳米粒溶液明显降低，且在初始突释阶段（0.5h内）的释放量比普通制剂高。 2.紫杉醇脂质体 脂质体是利用磷脂将药物包裹，从而实现药物的缓慢释放，降低药物毒性，提高细胞亲和性和靶向性的目的。根据功能、靶向的手段等不同，脂质体也衍生出很多不同的类型，如长循环脂质体、p H 敏感脂质体、免疫脂质体、磁靶向脂质体等，不断向多功能化和精细靶向方向发展。紫杉醇多是由于靶向性不强，导致药物在正常组织的蓄积，从而对正常细胞产生损害。因此，提高药物对肿瘤细胞的靶向性，能够降低紫杉醇的毒性作用。崔红丽等[6]的临床结果表明，紫杉醇脂质体与紫杉醇治疗效果相当，但前者相关毒性及某些过敏反应的
苏州大学研究生考试答卷封面 考试科目：有机合成考试得分：________________院别：材料与化学化工学部专业：分析化学 学生姓名：饶海英学号： 033 授课教师： 考试日期： 2012 年 1 月 8 日
天然抗癌药物紫杉醇的合成进展 摘要：本文对多烯紫杉醇的合成的各种合成方法进行了综述。 关键词：多烯紫杉醇合成抗癌 多烯紫杉醇(daxotere) 商品名为多西他赛(Docetaxel) , 化学名为 [ 2aR-( 2aα, 4β, 4aβ, 6β,9α, ( aR3, βS3) , 11α, 12α, 12aα, 12bα) ] -β- [ [ (1, 1 2二甲基乙氧基)羰基]氨基] -α-羟基苯丙酸[ 12b-乙酰氧-12 -苯甲酰氧-2a, 3, 4, 4a, 5, 6, 9,10, 11, 12, 12a, 12b -十二氢-4, 6, 11-三羟基-4a, 8,13, 13 -四甲基-5-氧代-7, 11-亚甲基-1H-环癸五烯并-[ 3, 4 ]苯并[ 1, 2-b ]氧杂丁环-9-基]酯,是法国罗纳普朗克·乐安公司开发的半合成紫杉醇的衍生物,它对晚期乳腺癌、非小细胞肺癌、卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌、头颈部癌、胃癌等均有效。其作用机制是通过与肿瘤细胞微管蛋白结合, 加强微管蛋白的聚合、抑制微管解聚,最终形成稳定的非功能性微管束, 从而抑制肿瘤细胞的有丝分裂和增殖[1-3] 。 商业化生产的紫杉醇类抗癌药物大多采用半合成方法,这是现阶段最具经济性和可操作性的合成方法。多烯紫杉醇的半合成方法是利用从红豆杉属植物的针叶中提取的10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ (10-DAB ) ,通过选择性保护部分羟基, 然后在10-DAB C 13 位的羟基上连接合成的手性侧链, 再去掉保护基团得到。其中以多 烯紫杉醇C 13 位侧链的合成以及该侧链与选择性保护的母核10-DAB进行酯化反应最为重要[4-5] 。 紫杉醇的构效关系已经被众多学者所研究和总结。具有游离羟基的C 13 位侧 链，C 2和C 4 位的酯基，C 4 、C 5 位四元含氧环及紫杉烷的刚性环结构对抗癌活性都起 着很重要的作用。 1988年，Potier等从欧洲紫杉(Taxus baccata)中分离得到10-去乙酰巴卡亭(Baccatin) Ⅲ( DAB)，DAB 已被成功地用来半合成紫杉醇，并已工业化生产[6]。半合成紫杉醇被认为是除人工种植外，扩大紫杉醇来源的最有效途径。随着对紫杉醇类似物构效关系的深入研究，第一个紫杉醇类似物的半合成药物多烯紫杉醇 被开发成功。多烯紫杉醇C 13侧链中C 3 N上叔丁氧羰基取代了紫杉醇的苯羰基，其 体外对微管解聚的抑制率是紫杉醇的2倍，抗癌谱也宽于紫杉醇，水溶性高出紫
紫杉醇的研究 紫杉醇(taxol)是继阿霉素和顺铂后最热点的新抗癌药,已于1992年底被美国FDA批准作为抗晚期癌症的新药上市。紫杉醇在肿瘤的治疗药物中代表了一类新的、独特的抗微管药物。它的抗癌机制与其它的抗癌药不同。它的主要作用是通过促进极为稳定的微管聚集,并阻止微管正常的生理性解聚,从而导致癌细胞的死亡,并抑制其组织的再生。我国每年至少有30万乳腺癌和卵巢癌的患者，因此我国进行紫杉醇的开发研究，其社会效益和经济效益极其可观。本文将就目前国内外紫杉醇研究的现状作一综述。紫杉醇研发过程 年代进展 1958 NCI开始大规模植物药研发筛选 1967 发现紫杉醇抗癌活性 1968 从红豆杉中分离出紫杉醇 1971 完成结构鉴定 1979 发表作用机制 1983 临床Ⅰ试验 1985 临床II期 1991 临床III期 1992 FDA批准上市 紫杉醇，英文名称Paclitaxel，别名泰素，紫素，特素，化学名称5β，20-环氧-1，2α，4，7β，10β，13α-六羟基紫杉烷-11-烯-9-酮-4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸酯-13[（2’R，3’S）-N-苯甲酰-3-苯基异丝氨酸酯]，分子量853.92，分子式C47H51NO14。 1简介 结构式
【产品名称】紫杉醇 【英文名称】Paclitaxel 【产品别名】泰素，紫素，特素 【化学名称】5β，20-环氧-1，2α，4，7β，10β，13α-六羟基紫杉烷-11-烯-9-酮-4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸酯-13[（2’R，3’S）-N-苯甲酰-3-苯基异丝氨酸酯] 【分子式】C47H51NO14 【分子量】853.92 【CA S NO】33069-62-4 【产品来源】为红豆杉科植物红豆杉的干燥根、枝叶以及树皮。 【规格含量】99.6% 【物理性质】白色结晶体粉末。无臭，无味。不溶于水，易溶于氯仿、丙酮等有机溶剂。 鉴别：a.红外吸收：红外光谱图中的主要吸收带与对照品一致。 b.HPLC鉴别：在含量检测中，检测制备的色谱图中主峰的保留时间与标准制备色谱图中主峰的保留时间一致。 纯度：99-100%,以无水无溶剂的干燥品计. 有关物质：相关物质总≤2.0% 有机挥发性杂质:符合美国药典(USP)和中国药典(CP)有机挥发性杂质要求. 比旋度：[α]20 D=-49.0°~55.0°(10mg/mL的甲醇溶液)，以无水无溶剂的干燥品计。 水分：≤4.0% 炽灼残渣：≤0.2%。 重金属：≤0.002% 微生物限量：≤100cfu/g paclitaxel；符合对金黄色葡萄状菌、绿脓杆菌、沙门氏菌、人肠杆菌的无菌试验要求。 细菌内毒素:≤4.0%USPEU/mg paclitaxel 2发现历史 1963年美国化学家瓦尼（M.C. Wani）和沃尔（Monre E. Wall）首次从一种生长在美国西部大森林中称谓太平洋杉（Pacific Yew）树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。在筛选实验
紫杉醇的研究进展 1.概述 紫杉醇是从紫杉(Taxus brevifolia)树皮中所提得，是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物。1971年由Wani 等首先从短叶红豆杉中提取分离出来。于1992年12月紫杉醇被FDA批准上市，目前紫杉醇已成为世界公认的强活性广谱抗癌药物。然而由于这种天然化合物资源极其有限，严重的限制了其研究和应用的进度。同时尖锐的供需矛盾也在医学、化学和植物组织培养领域中引起了一场非同寻常的广泛研究，以增加这种化合物的来源和寻找高效、低毒、来源丰富的紫杉醇类似物。已成为目前全球销售量排名第一的抗肿瘤药物。它的作用方式和药理及临床特性均具有独特之处,被称癌症化疗上的新突破。 紫杉醇，英文名称Paclitaxel，别名泰素，紫素，特素，化学名称5β，20-环氧-1，2α，4，7β，10β，13α-六羟基紫杉烷-11-烯-9-酮-4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸酯-13[（2’R，3’S）-N-苯甲酰-3-苯基异丝氨酸酯]，分子量853.92，分子式C47H51NO14。熔点为213~216℃。紫杉醇具有高度亲脂性,不溶于水,血浆蛋白结合率89%~98%,终末半衰期平均值为 5.3~l7.4h, 主要经肝脏代谢,肾脏清除仅5%。[1] 结构式如下： 2紫杉醇的药用植物资源及药源植物中有效含量研究 红豆杉为红豆杉科植物,也称紫杉,全世界约有11种,主要分布于北半球,我国有4种1变种,主要分布于甘肃、陕西、安徽、湖北、湖南、广西、贵州、四川、云南等省区[2-3]。研究表明[4],植物中紫杉醇含量在万分之二以下,极其低微。短叶红豆杉树皮中紫杉醇含量最高,其次为中间红豆杉树皮;东亚产四种红豆杉中,云南红豆杉枝叶中紫杉醇含量最高东北红豆杉和美丽红豆杉次之,短叶醇含量则
紫杉醇的应用及其研究的进展 摘要：紫杉醇是当前乃至未来十几年间理想的抗癌药物，它的研究一直受到很多人关注。紫杉醇分子是一个极其复杂的四环二萜类化合物，可使微管蛋白和组成微管的微管蛋白二聚体失去动态平衡，达到阻止癌细胞生长的效果。紫杉醇的生产有化学半合成、红豆杉细胞悬浮培养、直接从红豆杉科植物中分离提取及微生物发酵。紫杉醇对卵巢癌、乳腺癌、食管癌、肺癌等多种晚期癌症有不错的疗效，对它的研究有着深远的意义。 关键字：紫杉醇药理机制获取途径医疗应用 一．紫杉醇的简介 紫杉醇是美国北卡罗莱纳州三角研究所的Wall博士和Wani博士于1967年发现的。之后，他们又从太平洋红豆杉中分离出了这种化合物并发现它具有广泛的抗恶性肿瘤作用[1]。1970年这两位科学家通过x射线衍射分析测定了紫杉醇的结构，并在1971年发表了这一研究成果。紫杉醇分子是一个极其复杂的四环二萜类化合物：1个紫杉烷环加1个4元素组成的氧烷环，在C-2和C-13上还分别有一个苯氧基和酯基侧链[2]。紫杉醇是一种新型抗癌药物，它的作用模式是经过促进微管聚合，并稳定微管并抑制其解聚，目前已经被广泛用于治疗卵巢癌、肺癌和乳腺癌。 紫杉醇早在2O世纪6O年代就被证实是一种具有丰富功能的药物，只要分离于红豆杉。但是红豆杉生长非常缓慢且紫杉醇含量极低，从树皮中分离紫杉醇相当困难。我国为了生产紫杉醇，导致红豆杉野生资源遭到严重破坏．紫杉醇含量很低，目前公认含量最高的短叶红豆杉干树皮中也仅有0．060%—069%[3]，而且红豆杉生长不仅缓慢，还需要苛刻的自然环境。目前国际市场上的紫杉醇仍依靠从红豆杉树皮提取及半合成，迄今为止尚未见有第三种形式形成大规模工业化生产的报道。紫杉醇的工业生产受到了原料和技术两方面的制约，短期内难以突破。为了解决红豆杉资源短缺与紫杉醇需求量的日益增加的矛盾，人们对生产紫杉醇进行了多方面的研究，包括化学合成、红豆杉细胞培养及微生物发酵。紫杉醇的提取或生产日益成为许多国家研究的热点，人们希望能找到一条既能满足对紫杉醇需求又不危及红豆杉生存的途径。获取紫杉醇途径归结为以下几种：植物组织培养途径、红豆杉的人工种植途径、生物合成途径、化学合成及微生物生产途径。 二．药理作用机制 紫杉醇可使微管蛋白和组成微管的微管蛋白二聚体失去动态平衡，诱导与促进微管蛋白聚合、微管装配，防止解聚，使微管稳定，从而阻止癌细胞的生长[4]。微管是真核细胞中的一种组成成分，微管蛋白二聚体是它构成单位。一般条件下，微管蛋白和组成微管的微管蛋白二聚体存在于一个动态平衡，但是二者可在紫杉醇的作用下失去原有的动态平衡，导致细胞在有丝分裂时不能形成纺锤体和纺锤丝，达到抑制了细胞分裂和增殖，使癌细胞停止在G2期和M期的效果，直至死亡，进而起到抗癌作用。 有相关的体外研究表明：紫杉醇对微管的结合具有依赖性和可逆性，这一作用可以降低聚合所需的微管蛋白的浓度，使动态平衡向着微管装配的方向移动，从而增加了聚合的速率与产量。紫杉醇诱导形成的微管较短，并且比不用紫杉醇时正常形成的微管屈回性大10倍左右。另外，紫杉醇抑制有丝分裂所必需的微管网的正常动态再生，会防止正常的有丝分裂纺锤体的形成，导致染色体断裂并抑制细胞复制和移行。紫杉醇改变了细胞的有丝分裂过程，可以增加分裂周期，使有丝分裂持续的时间从0．5h增加到15h[5]，并抑制细胞质分裂。这导致形成多核细胞，这些多核细胞继续回复到G1期，然后试图再次进行有丝分裂，但在有丝分裂中没有阻止细胞；在许多细胞中还观察到微核。抑制纺锤体的形成似乎与这种不正常的有丝分裂有关。体内试验中，紫杉醇对动物移植性癌、肺癌、P388和C38
天然药物紫杉醇的研究进展 摘要：本文简单介绍了紫杉醇，并综合评价了近年来紫杉醇的临床治疗、生产方法,为进一步的深入研究提供依据。 关键词：紫杉醇癌症合成 Abstract:In this article,a introduction of paclitaxel were made ,and paclitaxel’s recent world researches on clinical treatment and production were reviewed,which will provide the basis for further studies. Keyword:Paclitaxel Anti-tumor Microbial Production 恶性肿瘤是目前危害人民生命和健康的严重疾病之一，而化学合成的抗癌药多半也对人体正常细胞产生毒副作用，因此从天然动、植物中寻找毒性低、疗效高的抗癌活性成分仍是近年来国内、外科学工作者研究的热点之一。 以美国国立癌症研究所为首的一批科学家历时30余年，耗资数百亿美元，筛选了数十万个植物提取物，虽然其间不乏象长春碱、长春新碱、秋水仙碱、美登木素、三尖杉醋碱等天然产物作为抗癌药物推向临床，但癌症依然是仅次于心脏病的第二大死因。于是一批又一批的科学家依旧为赢得抗癌斗争而不懈努力。 近年来，我国紫杉醇便是近几年从天然产物中开发的一种新型抗癌药物 ,被认为是抗癌制剂中的“今日之星”。紫杉醇被当今世界上公认为广谱、活性最强的抗癌药物，尤其是对子宫癌、卵巢癌、乳腺癌具有特殊的疗效，它的问世被誉为90年代国际上抗癌药三大成就之一。紫杉醇是70年代由Wani等人从短叶红豆杉Taxus brevifolia Nutt.树皮中提取分离出来的一种结构复杂的二萜类化合。红豆杉属植物在全世界存在有11种，由于紫杉醇抗癌作用的发现，使得该属植物成为天然产物化学家的研究热点，迄今为止共计分离出170多种紫杉醇的类似物，仅在近6年间就分离出115种。但药理学家 证明，在众多的类似物中，具有抗癌活性的仅为分子中含有C 5、C 4 、C 20 位的环氧丙烷结
生物制药与研究 2018·01 168 Chenmical Intermediate 当代化工研究 天然药物紫杉醇的研究进展 ＊王俊松 （大连市第十一中学 辽宁 116031） 摘要：紫杉醇作为天然植物化学抗癌药物，被称为“晚期癌症的最后一道防线”。目前紫杉醇的研究合成工作已经取得较大进展，生物 合成、真菌发酵、植物组织细胞培养等现代生物技术手段逐渐进入大众的视野。它复杂的化学结构，显著的生物活性，独特的作用机理，匮乏的自然资源等受到了各个研究行业的普遍关注。关键词：紫杉醇；天然药物；抗癌 中图分类号：R 文献标识码：A Research Progress of Natural Medicine Paclitaxel Wang Junsong (No.11 Middle School of Dalian City, Liaoning, 116031) Abstract ：As a natural phytochemical anticancer drug, paclitaxel is called as "the last line of defense for advanced cancer". At present, paclitaxel research and synthesis work has made great progress. Biosynthesis, fungal fermentation, plant tissue cell culture and other modern biological technology have gradually entered the public field of vision. Its complex chemical structure, remarkable biological activity, unique mechanism of action, scarce natural resources have been widely concerned by various research industries. Key words ：paclitaxel ；natural medicine ；anticancer 1.紫杉醇的结构特点 紫杉醇（taxol），又称作红豆杉醇，泰素，紫素，特素，是从红豆杉的树皮、树根和枝叶中提取出的一种化合物，是第一个获得FDA批准的第一个天然植物化学药物，被认为是已发现的功效最显著的天然抗癌药物。 紫杉醇为白色结晶性粉末，具有高度的亲脂性，不溶于水，易溶于甲醇、丙酮等有机溶剂。如图1所示，紫杉醇的分子式为C 47H 51NO 14，基本骨架为三环二萜，有11个手性中 心、高度官能团化的6-8-6-4四环结构和一个异丝氨酸侧链。 图1 紫杉醇分子结构式 目前，从植物中提取的抗肿瘤要素有4种：紫杉醇、长春花碱、喜树碱和秋水仙素。后三者在抗癌作用机制中，主要是起到了阻止微管聚集的作用，而紫杉醇却恰恰相反，它能够加速微管蛋白合成微管的过程，并会结合到微管上起稳定和防止微管解聚的作用。因此，紫杉醇的抗癌活性主要表现在两个方面：紫杉醇可以迅速“冻结”癌细胞中有丝分裂的纺锤体。从而使肿瘤细胞停止无限分裂；另外，紫杉醇会促使巨噬细胞释放能够杀死肿瘤细胞或抑制肿瘤细胞迁移的有效因子。临床研究表明，紫杉醇作为抗癌药物治疗卵巢癌，其有效率可以达到36%；治疗乳腺癌，其有效率甚至高达65%。因此有人认为紫杉醇的第一适应症是转移性卵巢癌,而第二适应症是难治性的转移性乳腺癌。 2.紫杉醇的获取方法 天然紫杉醇主要是从新鲜的红豆杉树皮中提取，然而红豆杉的数量很少，生长极其缓慢，且不易繁殖。30吨的树皮中大概只能获得100g的紫杉醇，因此自然获取紫杉醇不仅会破坏野生资源和生态环境，还会耗费非常多的人力物力财力。为了解决这一难题，科学家们作出了巨大的努力，目前已经探索出化学全合成法、化学半合成法、植物细胞培养、内生菌培养以及生物合成等多种方法来获取紫杉醇。 目前，从植物中直接提取依旧是获取紫杉醇的主要方式。目前主要通过有机溶剂萃取法、固相萃取法和超临界流体萃取法来进行提取分离。有机溶剂萃取法主要是采取乙醇、甲醇或二氯甲烷等溶剂来进行萃取，提取效率较高，方法较简单，能耗也比较少。近几年来，超临界流体萃取技术逐渐兴起，它可以快速地从树皮中提取出紫杉醇，收率较为理想。但由于天然紫杉醇面临着资源不足的困境，目前各国科学家都投入到紫杉醇的合成研究中。 3.化学合成法 (1)化学全合成法 从紫杉醇的结构式我们可以得知，紫杉醇具有高度官能团化的6-8-6骨架结构、众多的手性中心和复杂的含氧取代基。因此，关于它的有机全合成，一度被认为是有机化学全合成领域最有难度的挑战之一，但依旧有众多的科学家致力于它的全合成。合成过程通常主要分为三个部分：合成紫杉烷环母核的骨架结构，接下来对骨架结构进行修饰，进行官能团反应，最后在官能团化后的结构上引入苯基异丝氨酸侧链。 全世界一共约有30多个科研项目组先后投身其中，经过 20多年的努力，美国的R.A.Holton教授课题组和K.C.Nico laou教授课题组在1994年同时完成了紫杉醇的全合成工作。之后，陆陆续续有新的合成路线被报道。截至目前，一共有6条全合成路线。虽然目前紫杉醇的全合成依旧由于产率低
紫杉醇的来源研究历史和药物研究进展 生技091 汪骏09640131 摘要：紫杉醇是目前最新的具有很好疗效的抗癌药物，本文对自紫杉醇发现以来的研究历史和最新研究进展进行了简要的说明。 关键词：紫杉醇；历史；来源途径；前景 1 紫杉醇的研发历史 1.1紫杉醇及其抗肿瘤机理的发现 紫杉醇的研究最早溯源于1856年,德国科学家Lucas·H从欧洲红豆杉(T·baccata)的叶中提取到了粉末碱性物质,即紫杉碱(Taxine)[1]。但此后的100多年中进展缓慢,直到二十世纪六十年代光谱技术飞速发展后,才得以进行比较深入的研究。1963年,美国化学家M·C·Wani和MonreC·Wall从太平洋红豆杉(T·brevifolia)树皮中分离得到了紫杉醇的粗提物。1964年采用KB细胞毒性方法证实该粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高的活性。1969年确定了该粗提物中对KB细胞具有毒性的有效成分是紫杉醇。1971年, Wall和Wani从太平洋紫杉树皮中分离出紫杉醇。同年,通过X射线衍射分析,确定了其化学结构为一种四环二萜化合物[2.3]。 在紫杉醇发现之后并未立刻引起人们重视,1975年发现它对黑色素瘤有很强的活性后, 1977年被确定为候选药物开始作临床前实验,随后发现紫杉醇对乳腺癌、结肠癌、支气管癌、卵巢囊性腺癌、子宫内膜癌等有很强活性, 1978年确定了紫杉醇的剂型,为临床试验奠定了基础[4.5]。 1979年,爱尔伯爱因斯坦(Alber·Einstein)医学院的Susan Horwitz及其同事发现和报道了“紫杉醇”具有独特的微管活性,具有多种抗肿瘤作用,它能与微管蛋白质结合,形成稳定的稳管束,并使其被解聚,将癌细胞停止在G2晚期或M期,抑制细胞复制,阻止癌细胞Z增殖。这一奇特的功效引起了NCI (美国国立癌研究所)的高度重视,促进了临床试验工作的进行[6]。 1.2紫杉醇临床试验与运用 美国于1980年完成了紫杉醇制剂研究,并开始毒理学研究和临床试验。紫杉醇I期临床试验始于1983年,在1983~1987年,确定了人类的最大耐受剂量和剂量限制毒性。开始时,病人有时发生严重的过敏反应—这主要是由于紫杉醇乳针中的助溶剂造成的。后来发现降低滴注速度可以减轻这种反应;紫杉醇的Ⅱ期临床试验(1988~1989)主要研究试验药物对各类患者的有效性,共进行了5组。II期临床试验结果表明:紫杉醇对晚期卵巢癌和转移性乳腺癌有明显的疗效,其中晚期卵巢癌的总响应率为56%、治愈率为15%,转移性乳腺癌总响应率为30%、治愈率为10%。此外,紫杉醇对非小细胞肺肿瘤、前列腺肿瘤、上胃肠道肿瘤和白血病也有一定的疗效; 1990年进入紫杉醇的III期临床试验,主要是确定剂量、给药时间和有效性试验,共进行了5次189名患者的III期临床和300名患者的附加临床试验。最终确定治疗应用每5ml含30mg紫杉醇的乳针(含助溶剂)加入葡萄糖盐水输液中,缓慢连续滴注24h,剂量为135mg·m-2, 3周为1个疗程[6]。 1991年NCI与美国百时美施贵宝(BMS)签署合作研制协议, 1992年NCI将紫杉醇转让给百时美施贵宝。美国FDA于1992年12月29日正式批准紫杉醇作为治疗晚期卵巢癌、肺癌、子宫癌等的治疗药物上市。美国癌症协会所长伯罗德(Brode)将紫杉醇誉为近15年