紫杉醇提取工藝研究

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1、紫杉醇提取純化方法的研究進(jìn)展紫杉醇是最早從紅豆杉屬植物屮分離出來(lái)的三環(huán)二菇類(lèi)化合物，是繼阿霉素和順鉗Z后最熱點(diǎn)的抗癌新藥。紫杉醇具有復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，分子由3個(gè)主環(huán)構(gòu)成二菇核，分子屮有11個(gè)手性屮心和多個(gè)取代基團(tuán)，母環(huán)部分是一個(gè)復(fù)雜的四環(huán)體系，有許多功能基團(tuán)和立體化學(xué)特征。分子式C47H51NO14,分子量853.92。同位素示蹤表明，紫杉醇只結(jié)合到聚合的微管上，不與未聚合的微管蛋片二聚體反應(yīng)。細(xì)胞接觸紫杉醇后會(huì)在細(xì)胞內(nèi)積累大量的微管，這些微管的積累干擾了細(xì)胞的各種功能，特別是使細(xì)胞分裂停止于有絲分裂期，阻斷了細(xì)胞的正常分裂。通

2、過(guò)IITII臨床研究，紫杉醇主要適用于卵巢癌和乳腺癌，對(duì)肺癌、大腸癌、黑色素瘤、頭頸部癌、淋巴瘤、腦瘤也都有一定療效。紫杉醇屬于有絲分裂抑制劑，它的獨(dú)特機(jī)制在于可以誘導(dǎo)和促進(jìn)微管蛋片聚合，促進(jìn)微管裝配及阻止微管的生理解聚，由此抑制癌細(xì)胞紡錘體的形成，阻止有絲分裂的完成，使其停留在G2期和M期直至死亡，從而起到抗癌的作用。迄今為止紫杉醇是唯一促進(jìn)微管聚合的新型抗癌藥。這一新的發(fā)現(xiàn)引起了各國(guó)醫(yī)藥界的極大興趣?，F(xiàn)在已有包括我國(guó)在內(nèi)的十多個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)了紫杉醇類(lèi)藥物的正式生產(chǎn)。目前有關(guān)紫杉醇研究的幾個(gè)主要問(wèn)題是:紫杉醇的提取;紫杉醇的人工

3、合成；紫杉醇的臨床應(yīng)用（水不溶性問(wèn)題的解決）；紫杉醇的構(gòu)效關(guān)系;紫杉醇的抗癌機(jī)理。紫杉醇的抗癌機(jī)理1971年,Wani等報(bào)道了紫杉醇在一些實(shí)驗(yàn)體系中具有抗癌活性。1978年,Schiff等發(fā)現(xiàn)紫杉醇在極低的濃度下（0.25uM）可以完全抑制Hela細(xì)胞的分裂,而且在對(duì)細(xì)胞4小時(shí)的培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)DNA.RNA和蛋白質(zhì)的合成沒(méi)有明顯影響。Held細(xì)胞在與紫杉醇共同溫育20小時(shí)后被阻斷在G2后期和M期。1979年Schiff等用濁度法進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)紫杉醇能縮短微管在體外的聚合時(shí)間，使平衡向微管聚合方向移動(dòng),從而減小微管聚合臨界濃度

4、。在有GTP時(shí),紫杉醇可以和PC-tubulin結(jié)合，計(jì)量比為1:lo他們還發(fā)現(xiàn)紫杉醇不影響純化的Actin的聚合（紫杉醇20uM）。目前，有關(guān)紫杉醇的抗癌機(jī)理的研究仍是一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域。最近的一些進(jìn)展是Tatebe等發(fā)現(xiàn)紫杉醇能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;Kavallaris等首次報(bào)道了紫杉醇抑制卵巢上皮腫瘤與改變特定B-tubulin基因的表達(dá)有關(guān);Vater等通過(guò)電鏡和掃描力顯微鏡發(fā)現(xiàn)在Cf和紫杉醇存在下，微管蛋白的聚合發(fā)生畸變Dring等發(fā)現(xiàn)紫杉醇還可調(diào)節(jié)體內(nèi)免疫功能，促進(jìn)釋放腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素、以及干擾素，對(duì)腫瘤細(xì)胞起抑制

5、或殺傷作用。而且這種畸變結(jié)構(gòu)隨著加入紫杉醇和C屮的順序不同而有所不同。紫杉醇的來(lái)源1963年美國(guó)化學(xué)家瓦尼(M?C?Wani)和沃爾(MonreE?Wai1)首次從一種生長(zhǎng)在美國(guó)西部大森林中的短葉紅豆杉樹(shù)皮和木材中得到了紫杉醇的粗提物并發(fā)現(xiàn)其具有抗癌活性。但直到1969年,紫杉醇單體才被分離出來(lái)。此后,在紅豆杉屬的多種植物中均發(fā)現(xiàn)有紫杉醇存在。紅豆杉屬植物為紅豆杉科常綠喬木或灌木，全世界共11種，分布于北半球的溫帶至亞熱帶地區(qū)，包括短葉紅豆杉(Taxusbrevifolia),歐洲紅豆杉(T.baccata)，云南紅豆杉(T.

6、yun-nanensis)，中國(guó)紅豆杉(T.chinensis)等。在歐洲，更為常見(jiàn)的是歐洲紅豆杉(Taxusbaccata),具有明顯的毒性，常有牲畜和人誤食中毒的事情發(fā)牛,其毒性源于所含有的有毒牛物堿紫杉?jí)A(taxineA.B);因而后來(lái)有一個(gè)有趣的觀點(diǎn):如果當(dāng)年在NCT抗癌活性成分篩選計(jì)劃屮沃爾和瓦尼拿到的是T.baccata而非T.brevifolia的樹(shù)皮，要么會(huì)因萃取物的毒性而停止分離,要么只能得到紫杉?jí)A，都不會(huì)有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)Taxolo幸運(yùn)的是，美國(guó)農(nóng)業(yè)部的收集計(jì)劃中送來(lái)的唯一樣品是T.brevifolia,而其中紫

7、杉?jí)A的含量極微,紫杉醇從而有幸成為30年來(lái)最為公眾矚目的植物來(lái)源的化合物。迄今為止，紅豆杉屬植物仍是紫杉醇的最重要的來(lái)源。除了可從其樹(shù)皮和枝葉屮直接分離得到紫杉醇外，其樹(shù)葉屮含量很高的10-去乙酰巴卡亭III也是人工半合成紫杉醇的原料。此外，紫杉醇還可以從全人工合成、真菌發(fā)酵、細(xì)胞培養(yǎng)及生物合成等途徑獲得。紫杉醇提取工藝隨著人們對(duì)紫杉醇研究的不斷深入和完善，化學(xué)合成、基因工程、細(xì)胞培養(yǎng)、真菌發(fā)酵等方法均可以成功獲得紫杉醇，但這些方法應(yīng)用于紫杉醇的生產(chǎn)依舊停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。目前，國(guó)內(nèi)外紫杉醇的商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)多以紅豆杉植物為原

8、料，通過(guò)一系列的分離純化獲得。針對(duì)紅豆杉資源嚴(yán)重匾乏的現(xiàn)狀，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)采用人工培植的方法經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的選種育種栽培，加人紅豆杉植物的人工培植規(guī)模，為紫杉醇的生產(chǎn)提供相對(duì)充足的原料供給。在細(xì)胞組織培養(yǎng)和基因工程技術(shù)等方法應(yīng)用到紫杉醇的工業(yè)化生產(chǎn)之前，植物提取法仍是紫杉醇的主耍