对紫杉醇及其类似物的研究

产紫杉醇内生真菌的初步筛选严铸云，郭晓恒，罗静，曾庆秋成都中医药大学药学院中药材标准化实验室，四川成都 (610075）E-mail：yancdtcm@摘要：目的：获得产紫杉醇的内生真菌。

方法：采用平板稀释法分离，经过发酵、萃取，产物经TLC及HPLC鉴别。

结果：发现3株含有紫杉醇或其结构类似物。

结论：从四川省采得的中国红豆杉（Taxus chinensis）内分离得到77株真菌，经过初步筛选发现三株内生菌。

经过初步鉴定分别为小月孢属(Selenosporella Arnaud)、曲霉属(Aspergillus Link)和木霉属(Trichoderma Pers)菌。

特别是曲霉属的米曲霉（Aspergillus oryzae）产量约为50μg/L，值得进一步研究。

关键词:紫杉醇；内生真菌；发酵；ＨＰＬC紫杉醇（Pacitaxel 商品名Taxel）是继阿霉素、顺铂之后最有前途的抗癌药物，它是以A，B，C和D四个环为核心骨架组成的二萜类化合物，是一种高效的细胞毒素。

1979年，S. B.Horwitl等人报道了紫杉醇的作用机理，认为它是同细胞中的微管蛋白结合并将其稳定和冻结，以阻止微管蛋白解聚的方式使癌细胞停止分裂，直至死亡。

目前紫杉醇主要来源于红豆杉植物（Taxus）的皮，其含量仅为0.01～0.05%。

因过度的采伐，紫杉的来源日趋紧张，已被国家列为保护植物。

寻求紫杉醇或其替代品的新资源已成为迫切的任务。

根据报道资料蒙大拿州立大学植物病理学家 Strobel 和化学家 Stierle 等在1993年首次报道了从太平洋红豆杉树上分离出来一种可产生紫杉醇的内生真菌，这种真菌被命名为安得列亚菌（Taxomyces andreanae），其紫杉醇产量可达24~50ng/L[1]。

这一发现具有重大的科学意义和潜在的商业价值，为人们展示了一个可生产紫杉醇的新途径。

笔者从中国红豆杉获得的77株内生真菌中，通过对内生真菌的分离、筛选和发酵条件等方面的研究，对微生物发酵法生产紫杉醇进行了探索，筛选到产紫杉醇的真菌，现报道如下：1.材料和方法1.1 材料1.1.1 菌株来源：从采自四川省的中国红豆杉（Taxus chinensis）中内分离得到的77株内生真菌。

红豆杉中紫杉醇的提取及检测方法简介曾欢2009090165摘要：紫杉醇（paclitaxel，商品名Taxol）是当今一种重要的天然抗癌新药。

最早是在红豆杉植物中分离出来的。

属双萜类化合物，为白色结晶粉末、微溶于水，易溶于三氯甲烷、丙酮等有机溶剂。

其分子式：C47H51NO14，相对分子质量为854。

目前紫杉醇生产方法主要有：化学合成法、人工栽培与半合成法、植物细胞悬浮培养法、微生物发酵法。

本文简要论述几种提取紫杉醇的常见方法及检测方法。

关键词：紫杉醇提取检测紫杉醇是一种具有独特作用机理的抗癌药，能有效地治疗晚期乳腺癌、卵巢癌和其他癌症，被认为是癌症治疗的重大进展之一[2]。

1962 年,植物学家A. Ba rclay 将采自美国西海岸的短叶红豆杉( T a x us b rev i f ol i a) 的树皮经NCI 交给Resea rch Triangle 研究所的化学家M. E. Wall 和M. C. Wani 进行提取。

同年对该药品的抗癌活性筛选显示,它有很强的KB 细胞毒和抗小鼠肉瘤、白血病的活性。

但是,直到1969 年,这种活性成分─紫杉醇才被分离出来。

因其含量甚低(0. 02 %) ,遂经数年积累,直到1971 年,才由其氢谱和甲醇解衍生物的单晶X 射线衍射分析确定了结构[3 ] 。

尽管紫杉醇抗癌活性显著,但由于当时供样困难、筛选体系受限制以及原料中含量不稳定等原因,以致NCI 简单的认为紫杉醇仅仅是与秋水仙碱、长春花碱等一样的另一种微管的解聚剂而将其研究“冷置“起来。

直到1979 年P. B. Schiff 等发现其独特的抗癌机制后,紫杉醇才受到学者们的广泛重视。

目前有关紫杉醇及其类似物的研究资料颇为丰富,而且更有增多的趋势。

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。

从1992年到2001年，将近10年时间， 云南红豆杉遭到了毁灭性的破坏，分布 在滇西横断山区中的300多万棵红豆杉， 绝大部分被剥了皮（有调查数据认为是 92.5%），现正在慢慢死去。红豆杉生 长缓慢，要上百年才能成材，而1公斤 树皮只卖5元钱。
1994年，中国医学科学院药物研究所有关专家会同中国 科学院的专家，在一次保护野生红豆杉资源专题会议上 向林业部建议我国亦应颁布保护这种野生资源的法令。 1995年野生红豆杉被列为国家一级保护植物，相当于 “植物中的大熊猫”，严禁砍伐。
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内生真菌发酵生产紫杉醇的优势
(1) 生产的可重复性，在工业上可用发酵罐大规模进行 生产，内生真菌生长迅速，易于培养，易于缩短生 产周期，可满足市场的需求，降低紫杉醇的价格； (2) 微生物的发酵生产不需要特别的技术； (3) 微生物育种和选育速度会明显高于植物细胞株； (4) 在药厂利用微生物规模化发酵生产的技术比较成熟， 微生物发酵法生产紫杉醇的转产风险明显小于细胞 培养法与化学合成法； (5) 生物多样性丰富：到目前为止，人们已发现了20多 个属内生真菌可以产生紫杉醇，其寄主也不仅限于 红豆杉属植物，从而提供了丰富的研究对象。
O
O O OH
HO
A
B C
反应步骤多达数十步 大量使用手性试剂 反应条件极难控制 制备成本昂贵 具有重要的理论意义 不适合大规模工业生产
HO BzO
H
D
AcO O
2. 化学半合成
• 母核：红豆杉针叶中提取BaccatinIII（R=Ac）和 10-去乙酰基巴卡亭III（10-DAB，R=H） RO • 侧链：化学合成 18
英文名：Paclitaxel, Taxol® 分子式：C47H51NO4 二萜类化合物 M.C. Wani et al. The Isolation and Structure of Taxol, a Novel Antileukemic and Antitumor Agent from Taxus breoifolia. Journal of the American Chemical Society 1971, 93, 2325.

化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·163·第47卷第1期2021年1月紫杉醇由于其良好的抗肿瘤作用，得到广大的关注，广泛应用于治疗乳腺癌、头颈癌、卵巢癌、肺癌等。

紫杉醇注射液、紫杉醇酯质体、紫杉醇（白蛋白结合型）等产品不断更迭换代、提高疗效，将紫杉醇更好地应用于临床实践。

紫杉醇结构化学名为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]，结构如图1所示。

图1 紫杉醇结构式1 紫杉醇的全合成紫杉醇母核骨架为6-8-6碳环结构，其全合成自20世纪开始，全世界众多化学家致力于其合成路线的研究。

其全合成路线主要分为三个过程：紫杉醇母核骨架的合成；对骨架进行官能团反应，对其进行修饰；最后加上侧链苯基异丝氨酸完成全合成。

其全合成过程复杂、烦琐，耗时长，且效率低下。

Wender 合成是目前公开最短的紫杉醇全合成路线。

以化合物2为起点，经过系列反应得到化合物7，完成AB 环的合成。

经过C-3位反应和氧化反应得到10，经醇醛缩合得到12，完成C 环的建立。

然后经过C-5的溴取代，C-4、C-20臭氧化完成对含氧D 环的建立，得到13，再进一步得到巴卡亭Ⅲ（14），最后完成C-10乙酰化及侧链的加成得到紫杉醇。

其合成路线，如图2所示。

23OOOOHOH OTMSO OO O CHO45678OOO OOOOOOO OTBSTIPSOOTBSTIPSOCHOOH TIPSOTIPSOOBOMOHHO OBzOAcOTESO OO OOO 910TIPSOHO OH OHOH BrOTroeAcO AcOO OHO 1211OBzOBzHHOBOMTIPSOTIPSOHO HOHO 1314OCOPhOAcOBzH HHH O OOTES 1OO ONPhAcO AcOOHBzOTroe图2 Wender 合成路线2 紫杉醇的半合成紫杉醇的全合成烦琐且收率低，不适合大生产，于是应寻求更佳的合成方法。