天然抗癌药物
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抗癌药物——紫杉醇一、前沿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。
在筛选实验中,Wani和 Wall发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高活性,并开始分离这种活性成份。
由于该活性成份在植物中含量极低,直到1971年,他们才同杜克(Duke)大学的化学教授姆克法尔(Andre T. McPhail)合作,通过x-射线分析确定了该活性成份的化学结构——一种四环二萜化合物,并把它命名为紫杉醇(taxol)。
紫杉醇具有显著的抗癌活性和独特的作用机理,现主要用于治疗晚期乳腺癌和卵巢癌等癌症。
紫杉醇分子结构复杂,具有特殊的三环[6+8+6]碳架和桥头双键以及众多的含氧取代基。
其全合成引起国内外许多有机化学家的兴趣。
先后共有30多个研究组参与研究,实属罕见。
经20多年的努力,于1994年才由美国的R.A.Holton与K.C.Nicolaou两个研究组同时完成紫杉醇的全合成。
随后,S.T.Danishefsky(1996年)、P.A.Wender(1997年)、T.Mukaiyama(1998年)和I.Kuwajima(1998年)4个研究组也完成这一工作。
6条合成路线虽然各异,但都具有优异的合成战略,把天然有机合成化学提高到一个新水平。
紫杉醇是目前已发现的最优秀的天然抗癌药物,在临床上已经广泛用于乳腺癌、卵巢癌和部分头颈癌和肺癌的治疗.紫杉醇作为一个具有抗癌活性的二萜生物碱类化合物,其新颖复杂的化学结构、广泛而显著的生物活性、全新独特的作用机制、奇缺的自然资源使其受到了植物学家、化学家、药理学家、分子生物学家的极大青睐,使其成为20世纪下半叶举世瞩目的抗癌明星和研究重点,包括寻找新的生物资源、化学全合成、半合成、衍生物制备、生物转化、生物合成、生物工程、构-效关系研究、作用机制研究、药理学和药效学等研究.2011年是发现紫杉醇结构40周年,对紫杉醇发现的曲折历史过程进行回顾和总结,以纪念这一伟大发现并纪念为紫杉醇的研究与第二代紫杉醇的开发作出贡献的科学家。
紫杉醇抗癌药物紫杉醇抗癌药物——紫杉醇是从红豆杉里提炼出的药物!紫杉醇抗癌药物大名鼎鼎的,用于治疗卵巢癌,乳腺癌,和非小细胞肺癌。
紫杉醇是比较复杂的天然产物之一,紫杉醇最初是从红豆杉的树皮中提取,但是其含量非常低,约10-50公斤的树皮中才能提炼出1克紫杉醇。
紫杉醇抗癌药物可以解释一些乳腺癌肿瘤对特异的化疗产生反应而另一些则无反应的原因。
研究结果突出强调了癌症发展必需的一种营养物质——谷氨酰胺的水平是乳腺癌对于选择性抗癌疗法产生反应的决定因子,并鉴别出了可用来判断乳腺癌治疗潜在预后及患者分层的一种与谷氨酰胺摄取相关的标记物。
紫杉醇抗癌药物是最常用来对抗实体瘤的药物之一,紫杉醇抗癌药物是治疗卵巢癌和晚期乳腺癌的一线药物。
已知这一药物可与微管结合,”冻结”住它们,在细胞分裂之时阻止它们分离染色体。
这会导致分裂细胞,尤其是快速增殖的癌细胞死亡。
紫杉醇抗癌药物证实了RNF5在控制谷氨酰胺摄取以及在对抗肿瘤发展中发挥重要作用。
紫杉醇抗癌药物测试肿瘤RNF5和谷氨酰胺载体蛋白例如SLC1A5的水平或可用来鉴别出哪些患者最适合以紫杉烷类为基础的治疗。
紫杉醇抗癌药物也是由10-脱乙酰基浆果赤霉素III半合成制备。
其水溶性优于紫杉醇,具有光谱抗肿瘤性,主要用于治疗乳腺癌,卵巢癌,前列腺癌,和非小细胞肺癌等。
年销售额超过25亿美元。
尽管一段时间以来研究人员已经知道许多的肿瘤细胞类型依赖于谷氨酰胺实现生长和生存,但却不清楚谷氨酰胺摄取的调控机制。
来自加州大学伯克利分校的科学家们发现了处方药紫杉醇抗癌药物在细胞内的极微妙效应,紫杉醇抗癌药物正是这一效应使得它成为了世界上最广泛应用的抗癌药物之一。
世界各地许多科学家们的研究工作已经表明了,紫杉醇抗癌药物细胞骨架极其不同于坚硬的动物骨架。
微管是一种管状蛋白多聚体结构,其不断地生长和收缩,通过这样来推拉细胞各处的物质,包括染色体。
科学家们将这称之为动态不稳定性。
微管还为将细胞器和其他包装物输送到细胞各处提供了一条高速公路。
天然药物史话——紫杉醇【摘要】紫杉醇是从红豆杉的树皮,树根及其枝叶中提取的一种化合物,于1992年底被FDA批准作为抗晚期癌症新药上市。
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。
紫杉醇类药物具有良好的抗肿瘤活性与其独特的抗肿瘤机理,研究表明紫杉醇可能通过多种信号传导通路和机制共同参与细胞凋亡。
尽管紫杉醇和多烯紫杉醇临床治疗上均有突出的贡献,但是依然存在诸多临床缺陷,例如水溶性差,耐药性以及毒性反应。
其中毒性反应包括骨髓抑制,神经毒性,肌肉关节疼痛,心脏毒性等。
近年以来对紫杉醇类药物进行水溶性的改善有很多报导。
一方面,通过前药策略对其结构进行化学修饰。
引入极性较大的基团用以提高化合物的水溶性。
包括引入氨基酸类,糖类,有机酸类水溶性片段以及成盐等,然而大多数却停步于临床药物阶段。
另一方面,通过不同的剂型进行研究也是改善其水溶性的另一种手段与策略,包括乳剂,脂质体,聚合物胶束和纳米粒等。
不过按其推荐给药方案计算费用约为进口普通紫杉醇的两倍,限制了其临床应用。
因此对紫杉醇类药物改善依旧需要进一步探索和研究,以期待更加安全有效经济的治疗药物。
【关键词】抗肿瘤药物、紫杉醇、紫杉醇作用机制、紫杉醇水溶性、紫杉醇类药物毒副作用、前药设计一.紫杉醇与癌症根据卫生部统计,近年来我国每年新增肿瘤患者212. 7万人,其中每年有106万左右的恶性肿瘤新生患者;全国约有268. 5万左右的肿瘤现有患者,其中,恶性肿瘤现有患者约148. 5万左右;肿瘤死亡率呈现明显上升趋势,兼有发展中国家和发达国家高发谱并存的特点。
1从全球情况来看,肿瘤发生率预计在2000 - 2020年间将上升。
2随着科学,医疗诊断技术的进步,癌症已经人类致死的第一大死因,但是医学的进步和新药的研究上市,给人类战胜癌症带来了曙光。
同时,正因为全球癌症发病率的持续上升,抗肿瘤药物的市场的不断扩大,也为抗肿瘤药物的研发提供了巨大的机遇和挑战。
漫谈天然抗癌药物——紫杉醇作者:张修前来源:《中学生物学》2009年第09期摘要紫杉醇是存在于红豆杉树中的一种化学物质,其独特的抗癌疗效日益被人们重视,被誉为20世纪90年代国际上的抗癌药三大成就之一。
介绍了紫杉醇的抗癌机理及获取紫杉醇的几种方法。
关键词紫杉醇抗癌机理红豆杉中图分类号Q-49文献标识码E1963年美国化学家瓦尼和沃尔首次从一种生长在美国西部大森林中的太平洋杉的树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。
在筛选实验中,瓦尼和沃尔发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高的抑制活性,并开始分离这种活性成份。
由于该活性成份在植物中含量极低,直到1971年,他们才同杜克大学的化学教授姆克法尔合作,通过X射线分析确定了该活性成份的化学结构。
1人类对紫杉醇抗癌作用的认识紫杉醇主要是一种四环二萜化合物,呈白色粉末状,易溶于氯仿、丙酮等有机溶剂。
1979年,爱尔伯特爱因斯坦医学院的苏珊郝蔚芝报道了紫杉醇独特的活性作用机理,这使它进入成为一类新的肿瘤化疗药的雏形阶段。
约翰霍普金斯大学医学院报道了紫杉醇对晚期卵巢癌的惊人疗效,并被1989年的国内医药学年鉴收录。
也在1979年,施贵宝公司被美国国家癌症研究所指定为合作伙伴,共同对紫杉醇进行开发,目的是使其能进行产业化生产。
1991年,美国国家癌症研究所主任Broder博士断言在未来15年,紫杉醇将成为国际最主要的抗癌药物。
1992年12月美国食品药物管理局正式批准紫杉醇作为治,疗晚期卵巢癌的新抗癌药物。
紫杉醇作为一种高效、低毒、广谱、活性强、作用机制独特的抗癌天然药物,尤其是对子宫癌、卵巢癌、乳腺癌具有特殊的疗效,也可用于治疗肺癌、食管癌、生殖组织肿瘤、子宫内膜癌、淋巴瘤、膀胱癌等。
它的问世被誉为20世纪90年代国际上的抗癌药三大成就之一。
2紫杉醇的抗癌机理微管是真核细胞的一种组成成分,与细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成密切相关。
微管主要成分是微管蛋白,分为α微管蛋白和β微管蛋白两种。
抗癌中药抗癌效果极好的十大常见中药癌症一直是直接危害我们性命的疾病,很多人听到就害怕,其实很多癌症并没有那么可怕,只要你发现的早,还是可以治愈的。
而且很多中药也有非常好的抗癌效果,下面我们就来看看不同类型癌症常见中草药分类吧。
目录1、十大常见抗癌中药2、解毒抗癌的中药3、软坚散结抗癌的中药4、活血化瘀抗癌的中药5、化痰抗癌的中药6、利水渗湿抗癌的中药7、扶正抗癌的中药 8、止痛抗癌的中药9、止血抗癌的中药 10、抗癌中药配方十大常见抗癌中药在很多因素的综合作用以及影响下,使得癌症成了当今社会导致死亡的首位病因,严重的威胁到我们的生命。
不过,中药在妨碍抗癌等方面一直被业内认为具有肯定的疗效,在攻克癌症的方面被寄予很大希望。
一、灵芝灵芝,甘、平。
益精气,养心安神,止咳平喘,滋养强壮,补虚抗癌。
多孔菌科植物紫芝或赤芝的子实体。
[别名]瑞草、菌灵芝。
子实体含灵芝三萜、灵芝多糖、蛋白质、有机锗、微量元素硒、灵芝纤维素、多种氨基酸等成分,有提高免疫功能,抑制癌细胞,治白血病的作用。
灵芝是佳的免疫功能调节和激活剂,它可显著提高机体的免疫功能,增强患者自身的抗癌能力。
能保护癌症患者体内正常细胞的DNA 不再氧化、被癌化,防止癌细胞的再生。
灵芝能增强癌症患者体内免疫系统,包括胸腺、脾腺、骨髓造血机能、红血球、白血球等整个免疫系统的功能。
增加免疫细胞,尤其是专门对付癌细胞的T c杀手细胞、自然杀手细胞(N.K细胞)和巨噬细胞的质与量。
能激发干扰素、肿瘤坏死因子、白介素等细胞激素的自体生成而达杀灭癌细胞的目的。
灵芝能够使得癌症病人的身体得到放松,更加有利于睡眠休息和饮食。
灵芝还能够增加癌症患者疼痛的耐受性,具有非常好的镇痛、镇痛、镇静的作用。
二、红豆衫红豆衫又称紫杉,属国家一级保护的珍稀常绿乔木,枝、叶、皮、根可提取昂贵抗癌药物紫杉醇。
从红豆杉的树皮和树叶中提炼出来的紫杉醇对多种晚期癌症疗效突出,被称为治疗癌症的后一道防线。
抗癌药物紫杉醇的全合成Holton合成紫杉醇路线的剖析一、本文概述本文旨在全面剖析紫杉醇全合成的Holton合成路线,这是一种被广泛研究和应用于抗癌药物紫杉醇生产的重要方法。
紫杉醇,作为一种具有显著疗效的天然抗癌药物,自被发现以来,其合成路线的研究一直备受关注。
Holton合成路线,作为其中的一种,凭借其高效、稳定和可持续的特点,在紫杉醇的工业生产中占据了重要地位。
本文将从紫杉醇的化学结构出发,详细阐述Holton合成路线的原理、步骤和关键反应。
我们将分析该路线的化学选择性、反应条件和反应机理,以揭示其高效合成紫杉醇的科学依据。
我们还将对Holton合成路线的优缺点进行评估,探讨其在实际工业生产中的应用前景和改进方向。
通过本文的剖析,我们期望能为读者提供一个清晰、全面的紫杉醇全合成Holton合成路线的理解,为相关领域的研究和开发提供有益的参考。
我们也希望借此机会推动紫杉醇合成路线的不断创新和优化,以更好地服务于抗癌药物的研发和生产。
二、Holton合成紫杉醇路线概述Holton合成路线是一种全合成紫杉醇的方法,由Robert A. Holton等人在1994年首次报道。
该路线从易得的原料出发,通过多步骤的化学转化,最终得到紫杉醇。
这一路线的成功,不仅为紫杉醇的大规模生产提供了可能,而且也为其他复杂天然产物的全合成提供了新的思路和方法。
Holton合成路线主要包括以下几个关键步骤:从简单易得的起始原料出发,通过一系列的化学反应,构建紫杉醇的基本骨架。
这些反应包括加成、消去、取代、氧化等,每一步都需要精确控制反应条件和选择适当的催化剂。
接下来,通过引入关键的侧链和官能团,进一步修饰紫杉醇的基本骨架。
这些侧链和官能团是紫杉醇具有抗癌活性的关键所在,因此它们的引入是整个合成路线的重中之重。
在这一步中,需要利用特定的化学反应,如酯化、酰胺化等,将侧链和官能团准确地连接到紫杉醇的基本骨架上。
通过一系列的纯化和结晶步骤,从反应混合物中分离出纯度较高的紫杉醇。
紫杉醇的提取工艺
紫杉醇是从红豆杉中提取的一种天然抗癌药物,也是目前已知的抗癌效果最好的天然植物。
紫杉醇是由10个碳原子、12个氢原子、8个氮原子和4个氧原子组成的一个类分子。
紫杉醇是由紫杉树皮中提取出来的一种物质,在20世纪60年代就被美国FDA批准用于治疗晚期乳腺癌,在之后的几年里,紫杉醇被广泛地应用于癌症治疗领域。
在2000年之前,紫杉醇在治疗癌症方面取得了重大进展,但由于其毒性较强,使其应用受到了限制。
而近几年来,随着新药的不断问世、新技术的不断研发、新药品的不断开发,紫杉醇在抗癌药物中所占比重也逐渐提高。
紫杉醇与其他抗癌药物相比具有很大的优势。
一、紫杉醇的特点
1.药理作用
①抗肿瘤活性:紫杉醇对多种肿瘤细胞有明显抑制作用,具有增强微管蛋白聚合和细胞分裂周期阻滞的能力,其药理活性与环孢素A、甲氨蝶呤等药物类似。
②抗菌活性:紫杉醇对多种细菌有较强的抑制作用。
③抗过敏活性:对多种变态反应性疾病有治疗作用。
—— 1 —1 —。
基于天然产物的新型抗肿瘤药物研究随着现代医学技术的发展,细胞治疗和分子靶向治疗的研究已成为抗肿瘤治疗的重要领域。
然而,传统化学合成的抗肿瘤药物存在很多副作用,且难以穿过血脑屏障和肿瘤细胞膜,因此,天然产物成为新型抗肿瘤药物研究的热点之一。
天然产物具有复杂的结构和多样的生物活性,因此具有良好的药物开发前景。
现代科学研究已发现了许多天然产物抗肿瘤的作用,如紫杉醇、曲婉婷等。
紫杉醇是一种来自于环境中的紫杉树,其结构包含多个苯丙素单元。
紫杉醇可以抑制微管聚合,阻止肿瘤细胞的有丝分裂,从而抑制肿瘤的生长。
曲婉婷则是一种来自于癌芥子的化合物,可以抑制DNA的合成和修复过程,防止DNA损伤引起细胞凋亡,从而达到抑制肿瘤细胞生长的效果。
除了紫杉醇和曲婉婷之外,还有许多天然产物也显示出了抗肿瘤的活性。
例如,古板菜籽油通过抑制肿瘤细胞的增殖和通过调节细胞周期进程实现抑制肿瘤的生长。
黄铜薯蓣碱则能够通过促进细胞凋亡和核糖体RNA转录的抑制来减少肿瘤的大小。
此外,也有很多天然产物在研究中表现出了潜在的抗肿瘤活性。
例如,从传统中药中提取的芦荟、熊果苷、当归、人参等天然产物均被证明具有抗肿瘤作用。
尽管有许多天然产物显示出了潜在的抗肿瘤的活性,但是天然产物的开发和利用仍然面临着许多挑战。
其中最大的问题是复杂的化学结构,这可能导致难以控制的活性,影响药效和毒性之间的平衡。
此外,天然产物也面临着有效性和稳定性等问题。
为了克服这些问题,许多研究团队正在积极开展天然产物的研究,并探索利用天然产物的活性基础进行药物结构优化。
这种方法可以使天然产物的活性和选择性得到提高,从而增强药物疗效。
在药物开发过程中,化学合成和分离是重要的研究领域。
其中分离技术通常包括基于溶液色谱技术的富集技术和基于固相萃取技术的富集技术。
利用这些技术,研究人员可以更好地分离和纯化天然产物,从而了解其真正的化学性质和药物效应。
总之,基于天然产物的新型抗肿瘤药物研究正在蓬勃发展,并显示出极大的前景。
紫杉醇:具有里程碑意义的天然抗癌药物刘先芳;梁敬钰;孙建博【摘要】紫杉醇是从红豆杉树皮中分离得到的微量单体成分,作为世界上最优秀的植物抗癌药,紫杉醇及其衍生物是临床上常用的广谱抗癌药.自20世纪70年代发现紫杉醇后,科学家对此类化合物的构效关系、结构修饰、药理药效方面开展了大量研究,并开发出泰素、多西他赛、卡巴他赛、拉洛他赛、信立他赛、康莫他赛等抗癌药.直到40年后的今天,科学家对紫杉醇的研究依然活跃,对其生物合成、真菌培养、新剂型开发等方面也成为新的研究方向.作为源于天然的单体成分开发成新药的成功典范,紫杉醇类化合物的研发历程对当前开发天然新药提供有益的借鉴.本文对紫杉醇的研发及最新进展进行综述,回顾其开发历程及相关研究,以期为天然药物的开发带来新的思考.%As a most effective monomer composition from bark of Pacific Yew,paclitaxel and its derivatives are used in clinical practice as broad spectrum anticancer drugs.Since its discovery in the 1970 s,many researches had been carried out,mainly focusing on themodification,structure-activity relationship and pharmacological activity.The great successes pressed ahead the development of a series of taxol-like drugs,includingtaxol,docetaxel,cabazitaxel,larotaxel.Nowadays,studies of taxol are still the hotpots,which concentrated on the new source such as cultivation of tissue,fungus culture and new dosage forms.As the representative of drugs research from natural source,taxol is worth to be summarized of its history and ongoing development for looking forward to bring new innovation mentality in new drugs.【期刊名称】《世界科学技术-中医药现代化》【年(卷),期】2017(019)006【总页数】9页(P941-949)【关键词】紫杉醇;天然活性成分;广谱抗癌药;研发历程;研究进展【作者】刘先芳;梁敬钰;孙建博【作者单位】中国药科大学中药学院南京210009;中国药科大学中药学院南京210009;中国药科大学中药学院南京210009【正文语种】中文【中图分类】R283据世界卫生组织(WHO)关于癌症的实况报道,癌症已成为全球第二大死因,2012年约有1400万新发癌症病例[1],2015年导致880万人死亡,预计今后20年新发病例数将增加70%***。
抗癌中草药制剂pdf
抗癌中草药制剂是指利用天然植物中的活性成分来对抗癌症的药物制剂。
中草药在抗癌治疗中具有悠久的历史和广泛的应用。
一些中草药被认为具有抗肿瘤活性,可以通过多种途径来干扰肿瘤细胞的增殖、分化和转移。
以下是一些常见的抗癌中草药制剂:
1.青蒿素:青蒿素是从中草药青蒿中提取的有效成分,对治疗疟疾具有显著疗效。
此外,青蒿素还被广泛研究用于治疗某些类型的癌症,如子宫颈癌、结直肠癌等。
2.三七:三七是一种传统中药材,被广泛用于中医药领域。
其主要活性成分为三七皂苷,具有抗肿瘤、抗血栓、抗氧化等作用。
三七制剂可以用于辅助治疗肿瘤相关症状,并提高患者的免疫力。
3.灵芝:灵芝是一种常见的中草药,具有抗肿瘤、抗氧化、免疫调节等多种作用。
研究表明,灵芝可以增强机体的免疫力,抑制肿瘤细胞的生长和转移。
4.当归:当归是一种具有补血、调理月经的常用中草药。
在中医治疗癌症中,当归常被用于调理气血、增加患者的身体抵抗力,并且具有一定的抗肿瘤作用。
需要注意的是,抗癌中草药制剂虽然具有一定的抗肿瘤活性,但不能替代传统的癌症治疗方法,如手术、放疗、化疗等。
抗癌中草药制剂通常作为辅助治疗措施使用,并建议
在专业医生的指导下使用。
此外,对于使用中草药制剂的患者,也应该密切关注药物的质量和安全性,避免不良反应的发生。
天然抗癌药物研究进展——紫杉醇齐强(陕西理工化学与环境科学学院应化专业S1201班级,陕西汉中 723000)指导老师:曹小燕[摘要]:癌症是严重危害人类健康的一大顽固,近年来抗癌药物的研究取得了较大的进展。
医学界在寻求和使用抗癌药物的同时,发现许多化学抗癌药物在作用于靶细胞时往往累积正常细胞,且临床上用语治疗肿瘤的化学药物大多数品种都有不同程度的致突变遗传毒性,为此治疗肿瘤的同时增加了病人患第二种肿瘤的可能性;但植物药的遗传毒性似乎不太明显,表明中草药在抗癌抗突变方面有独特的优势和广阔的应用前景。
本文介绍了紫杉醇的抗癌机制、常规制备方法、指出细胞发酵法是紫杉醇绿色化生产的方向并对我国中药领域如何与世界接轨进行了思考。
[关键词]:紫杉醇;天然抗癌药物;抗癌机制;半合成法;植物细胞发酵法引言:全世界60亿人口中,每年约新增800万癌症患者,600多万人死于癌症,几乎每秒钟就有一名癌症患者死亡。
癌症严重地威胁着人类的生命和健康,因此寻找有效的抗癌药物成为研究的热点。
抗癌药物物的研发是当今的一个世界课题,特别是从天然产物中筛选抗癌新药,已成为抗癌药物研发的热点。
天然植物中,已知有许多次生代谢产物具有抗癌作用,如喜树碱、长春花碱、三尖杉酷碱、秋水仙碱等[1]。
紫杉醇(taxol)如右图所示,是70年代由Wani等从短叶红豆杉(Taxusbrevifolia)树皮中取出来的具有抗癌作用的天然产物[2],目前已进入第三期临床试验,是一非常有发展前途的抗癌药物[3,4]。
除紫杉醇外,从红豆杉属植物及同科的AustortxausPsicaat中还得到其它具有抗癌活性的生物碱及生物碱类化合物[5~13]。
1 紫杉醇的临床研究历史早在1856年卢卡斯(Lucas)就从红豆杉(Taxusbaccata L)的叶中提取粉末碱性部分,但之后的一百多年间进展很慢,直到20世纪60年代光谱技术飞速发展才进行比较深入的研究。
此间,日本和美国分别从东北红豆杉和浆果红豆杉中取得20多个新的紫杉烷类二萜化合物[14,15]。
1971年美国化学家等从知叶红豆杉(Taxus breuifilia)树皮中分离出抗癌活性紫杉烷二萜化合物“紫杉醇”,它的化学结构新颖,抗癌作用机理独特,经过临床药理和毒理实验,证明紫杉醇对晚期卵巢癌、转移性乳腺癌、黑色素瘤都有显著疗效,对难治性卵巢癌和转移性乳腺癌的治愈率达33.7%,有效率达75%以上,对治疗前列腺癌、胃肠癌、小细胞性和非小细胞性肺癌前景良好,是近年发现的最具抗癌效果的天然抗癌药物[16,17]。
紫杉醇临床试验始于1982年,1989年完成了Ⅱ期的临床,1990年进行Ⅲ期临床,1992年12月29日美国FDA正式批准其作为晚期卵巢癌、肺癌、子宫癌等药物上市,该药从申报到批准只用了5个月时间,创造了美国新药审批时间最短记录。
紫杉醇的上市立即成为全球性最热点的抗癌新药,并预测是在今后10-15年内抗癌的主要药品之一[18]。
2 紫杉醇的抗癌机制紫杉醇的抗癌活性源于它能作用于细胞分裂过程中形成纺锤体的微管蛋白[19~21]。
与常用的其它纺锤体毒物如阻止微管聚集的长春花碱[22]、ervaafmine[23]、秋水仙碱[24]等的作用相反。
紫杉醇催化微管蛋白迅速合成微管并结合到微管上起稳定和防止微管解聚的作用。
这样,紫杉醇的活性就表现在两个方面,第一,对于迅速分裂的肿瘤细胞,紫杉醇“冻结”有丝分裂纺锤体。
从而使肿瘤细胞停止在G2期和M期,直至死亡;第二,紫杉醇抑制肿瘤细胞迁移。
用紫杉醇处理的鼠成纤维细胞只能产生扁平足状突起和丝状假足,不能移动[25]。
紫杉醇并非对所有的肿瘤细胞或株系都起作用。
细胞是否对它敏感,同细胞膜上是否存在磷酸化的135一KD糖蛋白有密切的联系。
非敏感的细胞有这种膜蛋白存在,敏感的细胞则没有。
由于其为憎水结构,紫杉醇应是以被动扩散的方式进入细胞。
对不敏感的细胞,估计135-KD膜蛋白起一种将紫杉醇泵出胞外的作用[26]。
3 使用紫杉醇带来的自然资源问题自从发现紫杉醇具有抗癌作用以后,全世界的紫杉被大量砍伐。
而紫杉只生长在海拔三、四千米以上的高寒地区,生长缓慢,三、四十年树的直径只有十几厘米。
现在紫杉的资源已经很少,如果继续砍伐下去,紫杉就会灭绝。
以目前的提取分离方法,这样大的供应量无疑会威胁到红豆杉和紫杉属植物的长期存留和地区分布,因此,采用各种手段寻找紫杉醇及其类似物的替代资源已成为当前的研究热点。
4 紫杉醇的半合成法和植物细胞发酵法[27]4.1 半合成法上世纪90年代研发出的以天然物质脱酰基浆果赤酶素(10-deacetylbaccatinⅢ简称10-DAB)制造抗癌药紫杉醇的主要成分C45H51NO14的半合成法就是比较成熟的一种方法。
10-DAB取自欧洲大陆常见的欧洲紫杉的叶子及小树枝,其分离过程并不会对树木造成重大伤害。
1990年的技术比起上世纪60年代末期起用的自太平洋紫杉树皮分离仅含约0.0004%之paclitaxel而破坏200年才能长成之紫杉木的方式,已大幅降低对生态系统的不良影响。
但是,半合成法的制造过程非常复杂,需要11道化学转换、7道分离步骤、使用13种溶剂、13种有机试剂及其它物质才能完成。
而且,这种方法仍然要采用天然植物的叶子和树枝,多少会对植物产生一定的破坏。
4.2 植物细胞发酵法近年来BMS进一步研发出利用最新植物细胞发酵法取得paclitaxel以制造紫杉醇的绿色化学技术,方法是培养一特定的紫杉细胞愈合组织,直接萃取其中paclitaxel,经色层分析法纯化与结晶法分离而成。
和半合成法相比,新工艺没有化学转换,可免除6种中间产物的生成,也不需使用树叶与树枝,不会产生固体废弃物。
此外,新工艺免去10种溶剂与6道干燥步骤,使能耗大大降低,同时亦可确保紫杉醇得以稳定供应。
这一方法目前已经取得成功:植物细胞可以大量培养,在工厂里用大的培养罐培养紫杉树细胞,工业化规模生产紫杉醇,这种生产方式不受气候、温度、地理条件的限制,解决了药物来源问题,使更多的癌症患者得到及时的治疗,因此,该法具有非常重要的现实意义。
由于全世界的红豆杉树资源非常有限,植物细胞发酵法生产“紫杉醇”不但能解决“紫杉醇”的来源问题,而且能大大降低紫杉醇的生产成本,泽惠于广大低收入癌症病人。
抗癌药是生物医学界永远热门的研究领域,其最高的境界是达到解决病痛又不会产生其它的副作用才算是真正的成功。
紫杉醇的植物细胞发酵法集中了上述优点成为2004年的热门话题,因此BMS公司荣获2004年美国总统绿色化学挑战奖(简称PGCCA)的变更合成线路奖。
5 紫杉醇的生产现状和发展方向[28]我国大约在10年前开始试产紫杉醇原料药,从90年代至今,我国紫杉醇原料药的产量与出口量逐年增加,现已成为世界主要紫杉醇生产国。
2001年我国有关部门已与意大利PHYTOGENE公司达成合作意向,在华建立“注射级紫杉醇”原料生产企业,其产品不仅可直接进入欧洲和美国市场,还可出口至印尼、马来西亚、泰国与新加坡等东南亚国家市场。
此外,国产紫杉醇原料药早已进入我国香港、台湾地区市场。
紫杉醇原料药几年前因市场供不应求,一度出现过每公斤45万美元的天价(比黄金还要贵1倍)。
此后,在高价吸引之下,包括南美洲的阿根廷、墨西哥、亚洲的印度与韩国等国家都加入到紫杉醇出口国行列,据悉,由于紫杉醇产量增加,出口竞争日趋激烈,2003年国际市场上紫杉醇平均价格只有22万美元左右(我国2003年秋季广交会上99.5%纯度紫杉醇只卖19万美元/公斤。
尽管目前国际市场上紫杉醇货多价跌,但它仍是一种富有朝气的天然抗癌药,因为迄今为止还没有一种天然抗癌药的临床效果能超越紫杉醇。
我国的华茵生物工程公司于1994年开始,开展了生产抗癌药“紫杉醇”的工业菌种课题研究,经过六年努力攻关,终于获得了“紫杉醇”的高产菌株Phargen AA-013。
该项目现已完成摇瓶、发酵、工艺研究,样品纯度达98.5%,有关项目检测与现成标准品一致。
经体外试验表明该品对卵巢癌、肺癌及白血病等细胞具有显著的抗肿瘤活性。
专家认为利用该菌株进行“紫杉醇”发酵提取工艺研究,已达到同类研究的国际先进水平。
我国的中科院昆明植物研究所在10L反应器中得到紫杉醇含量最高为0.056%。
紫杉细胞培养规模已达100L,呈现实现工业化生产的可能性。
天津大学的生产量达到24mg/L培养液(一个培养周期)。
清华大学化工系生物化工研究所通过固液两步培养法可以在4周内获得20g/L干物质,利用代谢调控技术在2~3天内将紫杉醇的含量提高到0.063%左右,这一技术已经达到世界先进水平。
野生红豆杉资源奇缺,生长缓慢,人工驯化难,由于紫杉醇含量低,提炼成本大,加之掠夺性收取树皮,因此寻求一种解决资源问题的工作已经十分迫切。
美国、加拿大等国已经在上世纪九十年代初立法进行保护,以免红豆杉树因紫杉醇而被掠夺式采伐。
1995年我国颁布了《野生植物保护条例》,将野生红豆杉列为国家一级保护植物,红豆杉树相当于“植物界的大熊猫”。
目前,我国紫杉醇药物的生产还主要以破坏红豆杉资源为途径,故在此呼吁国内更多的研究机构尽快转变研究方向,采用与世界发达国家接轨的生物合成法生产紫杉醇,为我国及至世界的癌症患者带来福音,为人类的绿色环保做出贡献!参考文献[1]方唯硕.紫杉醇的化学研究[J].中国药学杂志,1994.29(5):259--262.[2]Nicolaou Ke,Yang Z,Liu J,eta1.Synthesis of Taxol[J].Nature,1994.367(64):630.[3]Gragg GM,Saul AS,Matthew S.eta1.The taxiolsupply crisis;New NCI polices for handing the large--scale production of novel natural product anticancer and anti—HIV[J].Jat Prod,1993. 56(10):1657—1668.[4]]Ketchum R E B,Gibson D M.Paclitaxel production in suspension cell cultures of Taxus[J].Plant Cell,Tissue and Organ Culture,1996.46(1):9—16.[5]翁开敏,贺全山.紫杉醇研究概况[J].海峡药学,2002.14(2):5—7.[6]王德强,王晓玲.南方红豆杉愈伤组织诱导研究[J].合肥工业大学学报,2005.28(4):394—397.[7]]胡凯,祝顺琴,谈锋,等.曼地亚红豆杉愈伤组织诱导和继代培养中抑制褐化的研究[J].西南师范大学学报,2004.29(4):659—663.[8]]Jha S,Sanyal D,Ghosh B,eta1.Improved taxol yield in cell suspension culture of Taxus wallichiana(Himalay—an yew)[J].Planta Media,1998.64(3):27O一272.[9]]Goleniowski.Marta E.Cell lines of Taxus species as SOurce of anticancer taxol—callus culture of Taxus bacca.And Taxus×media[J].Biocel1,2000.24(2)8:139—144.[10]Hirasuna TJ.Pestchanker LJ.Srinivasan B.eta1.Taxol production in suspension cultures of Taxus baccata[J].Plant Cell Tiss Org Cult,1996.4:95—102.[11]Wang HQ.Zhong JJ.Yu JT.Enhanced production of taxol in suspension of Taxus chinensis by controlling inoc—ulun siz[J].Biotechnol Lett,1977.19(4):353—355.[12]Hyungkyoon C.Sangic K,Joosun S.eta1.Enhancement of paclitaxel production by temPheature shift in SUS-pension culture of Taxus chinensis[J].Enzyme and Microbial Technology,2000.27(8):593—598.[13]甘烦远,郑光植,彭丽萍等.云南红豆杉细胞的悬浮培养[J].植物生理学报,1997.23(1):43—46.[14]Fett N A G,Penning J J,Dicos mo F.Effect of white light on taxol and baccatinⅢ accumulation in cell cul-tures of Taxus cuspidate Sieb.And Zucc[J].Journal of Plant Physiology,1995.146(5/6):584—590.[15]Eisenerich W .Menhard B.Hylands P,eta1.Studies on the biosynthesis of taxol:The taxane carbon skeleton is not fo mevalonoid origin[J].Proc Natl Acad Sci USA,1996.93:431—436.[16]Fleming PE,mocek U,Floss HG.Biosynthesis of Taxoids:mode of formation of the Taxol side chain[J].J AM Chem Soc,1999.115:805—807.[17]Fett—Nero A G,Melasan S J,Nicholson S A,eta1.Improved taxol yield by aromatic carboxylic acid and a mino acid feeding to cell culture of taxus cuspidate[J].Biotech Bioeng,1994.44(8):967—971.[18]吴晓云,奇云.抗肿瘤新药紫杉醇研究进展[J].中国生化药物杂志,1996.17(3):131-4.[19]陈永勤,朱蔚华,吴蕴祺等.前体化合物与化学导子对云南红豆杉细胞生长和产生紫杉醇的影响[J].湖北大学学报,2000.22(1):91—94.[20]吴奇君,梅兴国,周忠强.果糖和前体物质对紫杉醇生物合成的影响[J].生命科学研究,2001.5(2):146—148.[21]]Mirjalili N.Linden J C.Methyl jasmonate induced production of taxol on suspension cultures of Taxus cuspidate ethylene interaction and induction models[J].Bitechnol Prog,1996.12(1):11O -118.[22]Yukimune Y.Tabata H,Higashi Y,eta1.Methyl jasmonate--induced overproduction of paclitaxel and bacⅢ in Taxus cell suspension cultures[J].Nature Biotechnology,1996.14:1129—1132. [23]]周忠强,梅兴国,吴奇君.前体诱导子及抑制剂对细胞培养生产紫杉醇的调节作用[J].天然产物研究与开发,2001.14(2):19—21.[24]黄遵锡,慕跃林,周玉明等.发根农杆菌对短叶豆杉的转化及毛状根中紫杉醇的产生[J].云南植物研究, 1997.19(3):292—296.[25]]Wickre mesinhe E R M.Arteca R N.Roots of hydroponically grown Taxus plants as a source of taxol and related taxances[J].Plant Science,1994.10(1):125—135.[26]占纪勋,钟建江,戴均贵等.红豆杉愈伤组织中紫杉烷类成分sinenxanA的微生物转化研究[J].药学学报,2003.38(7):555—558.[27]贡长生,张克立.绿色化学化工实用技术[M].北京:化学工业出版社,2002.208-211.[28]杜灿屏等.21世纪有机化学发展战略[M].北京:化学工业出版社,2002.171-172.出师表两汉:诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。