紫杉醇的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展

1、1紫杉醇藥物的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展紫杉醇藥物的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展2主要內(nèi)容主要內(nèi)容v紫杉醇簡(jiǎn)介紫杉醇簡(jiǎn)介v紫杉醇應(yīng)用現(xiàn)狀及前景紫杉醇應(yīng)用現(xiàn)狀及前景v紫杉醇的發(fā)現(xiàn)歷程紫杉醇的發(fā)現(xiàn)歷程v幾種獲取紫杉醇的途徑幾種獲取紫杉醇的途徑v紫杉醇的應(yīng)用研究紫杉醇的應(yīng)用研究v紫杉醇藥物的發(fā)展趨勢(shì)紫杉醇藥物的發(fā)展趨勢(shì)3紫杉醇簡(jiǎn)介 3D model and chemical structure of Taxol (Paclitaxel) 4紫杉醇簡(jiǎn)介v紫杉醇（Paclitaxel，Taxol，太平洋紫杉醇）是細(xì)胞有絲分裂抑制劑，被用于癌癥治療（主要是卵巢癌和乳腺癌）。v來(lái)源：紅豆杉科植物紅豆杉的干燥根、枝葉以及樹(shù)皮。v抗癌機(jī)制：有絲

2、分裂中的微管抑制劑，具有聚合和穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)微管的作用，致使快速分裂的腫瘤細(xì)胞在有絲分裂階段被牢牢固定，使微管不再分開(kāi)，可阻斷細(xì)胞于細(xì)胞周期之G2與M期，使癌細(xì)胞復(fù)制受阻斷而死亡 。5簡(jiǎn)要機(jī)理v作用機(jī)理：阻滯腫瘤作用機(jī)理：阻滯腫瘤細(xì)胞有絲分裂細(xì)胞有絲分裂v結(jié)合位點(diǎn)：結(jié)合位點(diǎn)：-微管微管蛋白亞基（蛋白亞基（N-N-端第端第3131位氨基酸和位氨基酸和217-231217-231位位氨基酸結(jié)合位點(diǎn)）氨基酸結(jié)合位點(diǎn)）v主要作用：導(dǎo)致細(xì)胞主要作用：導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯；誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯；誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；凋亡；LPSLPS活性活性6紫杉醇應(yīng)用現(xiàn)狀及前景v治療卵巢癌、乳腺癌的首選藥物，對(duì)白血病、肺癌、腦癌、直腸癌等

3、療效也顯著，并且毒性試驗(yàn)表明它的毒副作用很小，是目前最好的天然抗癌藥物之一。年份年份銷(xiāo)售額銷(xiāo)售額（億美元）（億美元）增長(zhǎng)率增長(zhǎng)率（%）19931.50-19943.40126.6719955.8070.5919968.1340.1719979.4115.7419981227.521999約15252000約2033.3國(guó)際紫杉醇原料藥需求走勢(shì)圖（單位：公斤）國(guó)際紫杉醇原料藥需求走勢(shì)圖（單位：公斤）7紫杉醇的發(fā)現(xiàn)歷程v1960年，Dr. Jonathan L. Hartwell, NCI.開(kāi)啟了從植物中篩選抗腫瘤活性成分項(xiàng)目；v從樣品中發(fā)現(xiàn)了一些具有9KB細(xì)胞毒性；vRTI（Research T

4、riangle Institute）研究T. brevifoliav1966年6月，純組分的分離以及一些物理常數(shù)8分離過(guò)程分離過(guò)程9快速發(fā)展快速發(fā)展 發(fā)展大事記：發(fā)現(xiàn)之后的快速發(fā)展10v在1982年至1994年間，紫杉醇的化學(xué)合成以及臨床研究獲得快速進(jìn)展。v1982-1984年進(jìn)行動(dòng)物毒性試驗(yàn)。v1983-1986年，進(jìn)行了臨床和期試驗(yàn)。隨后，紫杉醇被用于多種實(shí)體瘤如乳腺癌、肺癌的研究。v1991年，美國(guó)百時(shí)美施貴寶公司獲得了美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)關(guān)于紫杉醇合作開(kāi)發(fā)的授權(quán)。v1992年7月，新藥申請(qǐng)文件提交，同年12月獲得了FDA批準(zhǔn)，把紫杉醇推上市場(chǎng)，商品名泰素Taxol11幾種獲取紫杉醇的途徑v目前

5、關(guān)于紫杉醇的獲得方法主要是提取與合成v合成包括：化學(xué)合成（半合成和全合成），生物合成v提?。涸谀壳鞍l(fā)現(xiàn)的所有含紫杉醇的紅豆杉屬植物中以歐洲短葉紅豆中紫杉醇含量最高（0.069），而最低含量只有 0. 003，約從 38000棵紫杉樹(shù)中方可分離提純得到 99純度的紫杉醇約 25kg，對(duì)于成樹(shù)其紫杉醇含量為：樹(shù)皮樹(shù)葉樹(shù)根樹(shù)干種子心材。即使以樹(shù)皮為原料提取的話，每提取一公斤紫杉醇就需要活剝10噸樹(shù)皮！12v紅豆杉生長(zhǎng)十分緩慢，上百年才能成材，而我國(guó)20世紀(jì)90年代曾大肆砍伐，使野生紅豆杉幾乎遭受滅頂之災(zāi)，其樹(shù)皮價(jià)格當(dāng)時(shí)也僅僅5元每公斤！v所以，對(duì)于提取紫杉醇作為來(lái)源而言，對(duì)于生態(tài)的破壞非常嚴(yán)重，另外

6、，紅豆杉作為一種再生時(shí)間比較長(zhǎng)的植物，其總量是非常有限的，所以采用其他方式進(jìn)行替代是非常重要的，現(xiàn)在主要的替代方法是利用紅豆杉的枝葉等可再生的資源，進(jìn)行提取紫杉醇前體，進(jìn)行半合成；還有就是利用細(xì)菌真菌等進(jìn)行生物合成的方法。13化學(xué)半合成化學(xué)半合成首次報(bào)道的是首次報(bào)道的是DenisDenis等提出的半合成路線：等提出的半合成路線：14全合成策略：全合成策略：1 1：線性戰(zhàn)略，由：線性戰(zhàn)略，由A A環(huán)到環(huán)到ABCABC環(huán)或由環(huán)或由C C環(huán)到環(huán)到ABCABC環(huán)環(huán)2 2：會(huì)聚戰(zhàn)略：由：會(huì)聚戰(zhàn)略：由A A環(huán)和環(huán)和C C環(huán)會(huì)聚合成環(huán)會(huì)聚合成ABCABC環(huán)。環(huán)。15全合成策略：全合成策略：所有的合成路線都是

7、通過(guò)若干步反應(yīng)后得到含有紫杉醇的所有的合成路線都是通過(guò)若干步反應(yīng)后得到含有紫杉醇的母核結(jié)構(gòu)的化合物即母核結(jié)構(gòu)的化合物即BaccatinBaccatin III, III, 最后再與最后再與 OjimaOjima內(nèi)酰內(nèi)酰胺（胺（-lactam -lactam ，3 3 ）進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)加上側(cè)鏈，最終得到）進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)加上側(cè)鏈，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物紫杉醇。目標(biāo)產(chǎn)物紫杉醇。 16化學(xué)全合成：化學(xué)全合成：全世界范圍內(nèi)約有四十多個(gè)一流團(tuán)隊(duì)從事紫杉醇的全合成研究工全世界范圍內(nèi)約有四十多個(gè)一流團(tuán)隊(duì)從事紫杉醇的全合成研究工作，其中有六個(gè)團(tuán)隊(duì)成功完成并發(fā)表了他們的研究成果：作，其中有六個(gè)團(tuán)隊(duì)成功完成并發(fā)表了他們的研究

8、成果：1 1）HoltonHolton全合成路線（全合成路線（19941994）：）：此路線經(jīng)歷此路線經(jīng)歷3737步，產(chǎn)率為步，產(chǎn)率為0.1%0.1%17化學(xué)全合成：化學(xué)全合成：2 2）NicolaouNicolaou全合成路線（全合成路線（19941994）：）：最終產(chǎn)率約為最終產(chǎn)率約為0.01%0.01%18化學(xué)全合成：化學(xué)全合成：3 3）DanishefskyDanishefsky全合成路線（全合成路線（19961996）：）：19化學(xué)全合成：化學(xué)全合成：4.Wender全合成路線全合成路線-1997：整個(gè)路線整個(gè)路線3737步，是步，是已知最短全合成路已知最短全合成路線。線。20化學(xué)全

9、合成：化學(xué)全合成：5. Kuwajima5. Kuwajima全合成路線全合成路線-1998-1998：21化學(xué)全合成：化學(xué)全合成：6 6）MukaiyamaMukaiyama全合成路線（全合成路線（19981998）：）：從總體上看，從總體上看，對(duì)天然藥物紫對(duì)天然藥物紫杉醇的化學(xué)全杉醇的化學(xué)全合成方法路徑合成方法路徑太長(zhǎng)、合成步太長(zhǎng)、合成步驟太多，不僅驟太多，不僅需要使用昂貴需要使用昂貴的化學(xué)試劑，的化學(xué)試劑，而且反應(yīng)條件而且反應(yīng)條件極難控制，收極難控制，收率也偏低（最率也偏低（最高產(chǎn)率不超過(guò)高產(chǎn)率不超過(guò)2%2%），因此），因此不適合工業(yè)化不適合工業(yè)化生產(chǎn)。生產(chǎn)。22生物合成生物合成v目前生

10、物合成方法有組織和細(xì)胞培養(yǎng)、生物轉(zhuǎn)化、微生物和基因工程等方面。v組織培養(yǎng)技術(shù)初始于20世紀(jì)80年代，且其在紅豆杉產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，以它為例作簡(jiǎn)單介紹。愈傷組織培養(yǎng)愈傷組織培養(yǎng) 愈傷組織的繼代培養(yǎng)愈傷組織的繼代培養(yǎng)懸浮細(xì)胞培養(yǎng)懸浮細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞大量培養(yǎng)細(xì)胞大量培養(yǎng)412323v紅豆杉外植體的處理：用自來(lái)水充分洗凈，再用70%乙醇沖洗表面后切成小塊，在70%乙醇中浸泡2分鐘，再轉(zhuǎn)移至0.1%升汞溶液中浸泡20分鐘，然后用無(wú)菌水沖洗4到5次，備用。v愈傷組織誘導(dǎo)及培養(yǎng)：將上述無(wú)菌紅豆杉嫩莖小塊組織接種于含2ppm的2，4-D、0.5ppm的KT及10%椰乳的MS培養(yǎng)基中，于25攝氏度的二氧化碳培養(yǎng)箱

11、中培養(yǎng)40天，PH5.8,即可形成小的愈傷組織塊，然后每隔30天進(jìn)行一次移植繼代培養(yǎng)。每次移植繼代培養(yǎng)均取一塊愈傷組織，不另其混雜，如此多次移植繼代培養(yǎng)即可獲得多個(gè)愈傷組織無(wú)性系。24v細(xì)胞懸浮培養(yǎng)：培養(yǎng)基為含1ppm的2，4-D、0.05ppm的KT及10%椰乳的B-5培養(yǎng)基v紅豆杉細(xì)胞大量培養(yǎng)：培養(yǎng)基與懸浮細(xì)胞培養(yǎng)基相同。在反應(yīng)器中加入培養(yǎng)液，滅菌后冷卻至室溫，接種已經(jīng)培養(yǎng)30天的懸浮培養(yǎng)細(xì)胞，接種量按干細(xì)胞1到2克每升，在25攝氏度下，培養(yǎng)30天，待收獲細(xì)胞。v細(xì)胞干燥及收集：每批細(xì)胞培養(yǎng)30天后，離心或過(guò)濾收集細(xì)胞，用去離子水洗滌兩到三次，每次抽干，然后于30至40攝氏度低溫下真空凍干，即得紅豆杉培養(yǎng)細(xì)胞成品。25分離純化分離純化v超臨界提取 ,然后經(jīng)己烷脫脂, 氯仿萃取vHPLCv梯度洗脫26紫杉醇的應(yīng)用研究27紫杉醇藥物的發(fā)展趨勢(shì)v紫杉醇生產(chǎn)紫杉醇生產(chǎn)植物細(xì)胞培養(yǎng)，微生物發(fā)酵和生物合成是有潛力的生產(chǎn)方法；植物細(xì)胞發(fā)酵萃取制造紫杉醇；如何控制植物細(xì)胞生產(chǎn)紫杉醇的不穩(wěn)定性是難點(diǎn)之一。v靶向藥物的開(kāi)發(fā)靶向藥物的開(kāi)發(fā)脂質(zhì)體、藥質(zhì)體、環(huán)糊精包合、大分子結(jié)合物給藥系統(tǒng)與紫杉醇結(jié)合提高靶向性、水溶性；聚合物（微囊、微球等）：用生物可降解聚合物包載紫杉醇，生物適應(yīng)性好可生物降