紫杉醇的提取工藝研究

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1、紫杉醇提取純化方法的研究進(jìn)展紫杉醉是最早從紅豆杉屬植物中分離出來的三環(huán)二菇類化合物，是繼阿霉素和順釦之后最熱點(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個主環(huán)構(gòu)成二菇核，分子中有11個手性中心和多個取代基團(tuán)，母環(huán)部分是一個復(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C.I7H51NO14,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白二聚體反應(yīng)。細(xì)胞接觸紫杉醉后會在細(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。通過11-1川臨床研究，紫杉醇主要適

2、用于卵巢癌和乳腺癌，對肺癌、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)微管蛋白聚合，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。迄今為止紫杉醴是唯一促進(jìn)微管聚合的新型抗癌藥。這一新的發(fā)現(xiàn)引起了各國醫(yī)藥界的極大興趣?，F(xiàn)在已有包括我國在內(nèi)的十多個國家批準(zhǔn)了紫杉醇類藥物的正式生產(chǎn)。目前有關(guān)紫杉醉研究的幾個主要問題是:紫杉醇的提収;紫杉醉的人工合成；紫杉醇的臨床應(yīng)用（水不溶性問題的解決）；紫杉醇的構(gòu)效關(guān)系;紫杉醇

3、的抗癌機(jī)理。紫杉醇的抗癌機(jī)理1971年,Wani等報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,而且在對細(xì)胞4小時的培養(yǎng)過程屮，對DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成沒有明顯影響。Hcla細(xì)胞在與紫杉醇共同溫育20小時后被阻斷在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間，使平衡向微管聚合方向移動,從而減小微管聚合臨界濃度。在有GTP時,紫杉醇可以和PC-tubulin結(jié)合，計(jì)量比為1:1。他們還發(fā)現(xiàn)紫杉醇不影響純化的Acti

4、n的聚合（紫杉醇20uM）。冃前，有關(guān)紫杉醇的抗癌機(jī)理的研究仍是一個非?；钴S的領(lǐng)域。最近的一些進(jìn)展是Tatcbc等發(fā)現(xiàn)紫杉醇能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;Kavallaris等首次報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等通過電鏡和掃描力顯微鏡發(fā)現(xiàn)在Ca?+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，對腫瘤細(xì)胞起抑制或殺傷作用。而且這種畸變結(jié)構(gòu)隨著加入紫杉醇和C/的順序不同而有所不同。紫杉醇的來源1963年美國化學(xué)家瓦尼(M?C?Wani)和沃爾(Mo

5、nreE?Wall)首次從一種生長在美國西部人森林中的短葉紅豆杉樹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。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.yun-nanensis),中國紅豆杉(T.chincnsis)等。在歐洲，更為常見的是歐洲紅豆杉(Taxusbaccata),具有明顯的毒性，常有牲畜和人誤食中毒的事情發(fā)生

6、，其毒性源于所含有的有毒生物堿紫杉堿(taxineA.B);因而后來有一個有趣的觀點(diǎn)：如果當(dāng)年在NCI抗癌活性成分篩選計(jì)劃中沃爾和瓦尼拿到的是T.baccata而非T.brevifolia的樹皮，耍么會因萃取物的毒性而停止分離,要么只能得到紫杉堿，都不會有機(jī)會發(fā)現(xiàn)Taxolo幸運(yùn)的是，美國農(nóng)業(yè)部的收集計(jì)劃屮送來的唯一樣品是T.brevifolia,而其屮紫杉堿的含量極微，紫杉醇從而有幸成為30年來最為公眾囑冃的植物來源的化合物。迄今為止，紅豆杉屬植物仍是紫杉醇的最重耍的來源。除了可從其樹皮和枝葉中直接分離得到紫杉醇外，其樹葉中含量很高的10■去乙酰巴卡亭III也

7、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。H前，國內(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料，通過一系列的分離純化獲得。針對紅豆杉資源嚴(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)過科學(xué)合理的選種育種栽培，加大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)Z

8、前，植物提取法仍是紫杉醇