广泛使用的癌症药物紫杉醇的需求正在增加，但因为无法生物合成，生产难度大且成本高。直到现在才有所突破。哥本哈根大学的研究人员破解了科学家奋斗了30年的最后一部分密码。这个突破可能会将药物价格减半，并使生产更加可持续。
广泛使用的癌症药物紫杉醇的需求正在增加，但因为无法生物合成，生产难度大且成本高。直到现在才有所突破。哥本哈根大学的研究人员破解了科学家奋斗了30年的最后一部分密码。这个突破可能会将药物价格减半，并使生产更加可持续。
紫杉醇是治疗乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌和肺癌的最常用化疗药物之一。然而，生产这种药物复杂、成本高且对环境造成负担，因为目前依赖于复杂的化学半合成技术。在过去的30年中，全球的科学家们一直试图了解来自太平洋紫杉树的天然化合物紫杉醇在自然界中的形成过程。解码这一过程将使生物技术基础的生产成为可能。但最后的步骤一直未被揭示——直到现在。
哥本哈根大学的研究小组成功找到了两个缺失的部分：他们识别出了负责紫杉醇生物合成路径中两个关键最后步骤的酶。
“紫杉醇在这个研究领域已经成为了圣杯，因为它是一种非常复杂的分子。但随着最后两个酶的发现，我们现在完全理解它是如何形成的。这使我们能够开发出一种生物技术方法来在酵母细胞中生产紫杉醇，”植物与环境科学系的教授、发表在Nature Synthesis上的研究的高级作者索提里欧斯·卡姆普兰尼斯说。
该方法涉及从紫杉树中克隆产紫杉醇的基因，并将其插入酵母细胞中。这些经过工程改造的酵母细胞随后成为具有完整配方的宿主有机体或微工厂，能够生产紫杉醇。
影响发展中国家的女性
哥本哈根大学的研究小组已申请对该方法进行专利，并正在启动一家衍生公司以制造生物合成紫杉醇。
“使用这种方法，我们可以生产比当前的传统方法更便宜的紫杉醇。展望未来，一旦我们进一步完善这一过程，我们预计能够将成本降低一半，”助理教授、第一作者梁飞燕说。
价格的降低尤为重要，因为卵巢癌在全球范围内正在上升。预计到2050年，疾病的流行率将增加超过55％，其中绝大多数病例发生在低收入和中等收入国家。在同一时期，因卵巢癌死亡的女性人数预计将增加近70％。
目前，紫杉醇的价格超过每公斤20,000美元，使其成为使用中最昂贵的活性药物成分之一。
“我们看到发展中国家对紫杉醇的需求不断增加，而高价格是一个主要障碍。我们希望我们的工作能够帮助降低药物价格，使更多人能够接受癌症治疗，”梁飞燕说。
更具可持续性
这种新方法不仅更具成本效益，而且比化学合成更具可持续性。一个优势是，该过程不涉及化学生产中常用的有害化学物质和溶剂。另一个优势是，它可以使用紫杉针更粗糙、纯度较低的提取物作为原料——这比化学半合成所需的超纯原料便宜得多。更重要的是，这些材料可以回收。
“我们想证明，可建立一种既可持续又低成本的生物技术药物生产方法。今天很少有这样的例子，但我们现在拥有使其成为现实的基础，”索提里欧斯·卡姆普兰尼斯说。
每次治疗需要两棵树
- 紫杉醇最初是从太平洋紫杉树(Taxus brevifolia)的内皮中提取的，但由于树皮中的紫杉醇含量非常低，采伐导致必须去掉所有树皮，结果杀死了树木。
- 紫杉树需要70到100年才能成熟。生产一次治疗大约需要两棵树，使这种方法极不具可持续性。虽然这种方法几年前已被抛弃，但在一些地区野生紫杉树仍然面临压力。
- 目前最常用的方法是从紫杉针中提取类似化合物用于化学合成，但这一过程的成本仍然很高，这也是紫杉醇平均价格超过每公斤20,000美元的原因（来源：https://www.pharmacompass.com/price/paclitaxel）。
