紫杉醇发现及发展PPT课件

1、1紫杉醇简介 3D model and chemical structure of Taxol (Paclitaxel) 第1页/共28页2紫杉醇简介 紫杉醇（Paclitaxel，Taxol，太平洋紫杉醇）是细胞有丝分裂抑制剂，被用于癌症治疗（主要是卵巢癌和乳腺癌）。 来源：红豆杉科植物红豆杉的干燥根、枝叶以及树皮。 抗癌机制：有丝分裂中的微管抑制剂，具有聚合和稳定细胞内微管的作用，致使快速分裂的肿瘤细胞在有丝分裂阶段被牢牢固定，使微管不再分开，可阻断细胞于细胞周期之G2与M期，使癌细胞复制受阻断而死亡 。第2页/共28页3简要机理v作用机理：阻滞肿瘤作用机理：阻滞肿瘤细胞有丝分裂细胞有丝分

2、裂v结合位点：结合位点：-微管微管蛋白亚基（蛋白亚基（N-N-端第端第3131位氨基酸和位氨基酸和217-231217-231位位氨基酸结合位点）氨基酸结合位点）v主要作用：导致细胞主要作用：导致细胞周期停滞；诱导细胞周期停滞；诱导细胞凋亡；凋亡；LPSLPS活性活性第3页/共28页4紫杉醇应用现状及前景v治疗卵巢癌、乳腺癌的首选药物，对白血病、肺癌、脑癌、直肠癌等疗效也显著，并且毒性试验表明它的毒副作用很小，是目前最好的天然抗癌药物之一。国际紫杉醇原料药需求走势图（单位：公斤）国际紫杉醇原料药需求走势图（单位：公斤）第4页/共28页5紫杉醇的发现历程 1960年，Dr. Jonathan L

3、. Hartwell, NCI.开启了从植物中筛选抗肿瘤活性成分项目； 从样品中发现了一些具有9KB细胞毒性； RTI（Research Triangle Institute）研究T. brevifolia 1966年6月，纯组分的分离以及一些物理常数第5页/共28页6分离过程分离过程第6页/共28页7快速发展快速发展 发展大事记：发现之后的快速发展第7页/共28页8 在1982年至1994年间，紫杉醇的化学合成以及临床研究获得快速进展。 1982-1984年进行动物毒性试验。 1983-1986年，进行了临床和期试验。随后，紫杉醇被用于多种实体瘤如乳腺癌、肺癌的研究。 1991年，美国百时美

4、施贵宝公司获得了美国癌症协会关于紫杉醇合作开发的授权。 1992年7月，新药申请文件提交，同年12月获得了FDA批准，把紫杉醇推上市场，商品名泰素Taxol第8页/共28页9几种获取紫杉醇的途径 目前关于紫杉醇的获得方法主要是提取与合成 合成包括：化学合成（半合成和全合成），生物合成 提取：在目前发现的所有含紫杉醇的红豆杉属植物中以欧洲短叶红豆中紫杉醇含量最高（0.069），而最低含量只有 0. 003，约从 38000棵紫杉树中方可分离提纯得到 99纯度的紫杉醇约 25kg，对于成树其紫杉醇含量为：树皮树叶树根树干种子心材。即使以树皮为原料提取的话，每提取一公斤紫杉醇就需要活剥10吨树皮！第

5、9页/共28页10 红豆杉生长十分缓慢，上百年才能成材，而我国20世纪90年代曾大肆砍伐，使野生红豆杉几乎遭受灭顶之灾，其树皮价格当时也仅仅5元每公斤！ 所以，对于提取紫杉醇作为来源而言，对于生态的破坏非常严重，另外，红豆杉作为一种再生时间比较长的植物，其总量是非常有限的，所以采用其他方式进行替代是非常重要的，现在主要的替代方法是利用红豆杉的枝叶等可再生的资源，进行提取紫杉醇前体，进行半合成；还有就是利用细菌真菌等进行生物合成的方法。第10页/共28页11化学半合成化学半合成首次报道的是首次报道的是DenisDenis等提出的半合成路线：等提出的半合成路线：第11页/共28页12全合成策略：全

6、合成策略：1 1：线性战略，由：线性战略，由A A环到环到ABCABC环或由环或由C C环到环到ABCABC环环2 2：会聚战略：由：会聚战略：由A A环和环和C C环会聚合成环会聚合成ABCABC环。环。第12页/共28页13全合成策略：全合成策略：所有的合成路线都是通过若干步反应后得到含有紫杉醇的所有的合成路线都是通过若干步反应后得到含有紫杉醇的母核结构的化合物即母核结构的化合物即BaccatinBaccatin III, III, 最后再与最后再与 OjimaOjima内酰内酰胺（胺（-lactam -lactam ，3 3 ）进行偶联反应加上侧链，最终得到）进行偶联反应加上侧链，最终得

7、到目标产物紫杉醇。目标产物紫杉醇。 第13页/共28页14化学全合成：化学全合成：全世界范围内约有四十多个一流团队从事紫杉醇的全合成研究工全世界范围内约有四十多个一流团队从事紫杉醇的全合成研究工作，其中有六个团队成功完成并发表了他们的研究成果：作，其中有六个团队成功完成并发表了他们的研究成果：1 1）HoltonHolton全合成路线（全合成路线（19941994）：）：此路线经历此路线经历3737步，产率为步，产率为0.1%0.1%第14页/共28页15化学全合成：化学全合成：2 2）NicolaouNicolaou全合成路线（全合成路线（19941994）：）：最终产率约为最终产率约为0.

8、01%0.01%第15页/共28页16化学全合成：化学全合成：3 3）DanishefskyDanishefsky全合成路线（全合成路线（19961996）：）：第16页/共28页17化学全合成：化学全合成：4.Wender全合成路线-1997：整个路线整个路线3737步，是步，是已知最短全合成路已知最短全合成路线。线。第17页/共28页18化学全合成：化学全合成：5. Kuwajima5. Kuwajima全合成路线全合成路线-1998-1998：第18页/共28页19化学全合成：化学全合成：6 6）MukaiyamaMukaiyama全合成路线（全合成路线（19981998）：）：从总体上

9、看，从总体上看，对天然药物紫对天然药物紫杉醇的化学全杉醇的化学全合成方法路径合成方法路径太长、合成步太长、合成步骤太多，不仅骤太多，不仅需要使用昂贵需要使用昂贵的化学试剂，的化学试剂，而且反应条件而且反应条件极难控制，收极难控制，收率也偏低（最率也偏低（最高产率不超过高产率不超过2%2%），因此），因此不适合工业化不适合工业化生产。生产。第19页/共28页20生物合成生物合成 目前生物合成方法有组织和细胞培养、生物转化、微生物和基因工程等方面。 组织培养技术初始于20世纪80年代，且其在红豆杉产业中应用最为广泛，以它为例作简单介绍。愈伤组织培养愈伤组织培养 愈伤组织的继代培养愈伤组织的继代培养

10、悬浮细胞培养悬浮细胞培养细胞大量培养细胞大量培养4123第20页/共28页21v红豆杉外植体的处理：用自来水充分洗净，再用70%乙醇冲洗表面后切成小块，在70%乙醇中浸泡2分钟，再转移至0.1%升汞溶液中浸泡20分钟，然后用无菌水冲洗4到5次，备用。v愈伤组织诱导及培养：将上述无菌红豆杉嫩茎小块组织接种于含2ppm的2，4-D、0.5ppm的KT及10%椰乳的MS培养基中，于25摄氏度的二氧化碳培养箱中培养40天，PH5.8,即可形成小的愈伤组织块，然后每隔30天进行一次移植继代培养。每次移植继代培养均取一块愈伤组织，不另其混杂，如此多次移植继代培养即可获得多个愈伤组织无性系。第21页/共28

11、页22v细胞悬浮培养：培养基为含1ppm的2，4-D、0.05ppm的KT及10%椰乳的B-5培养基v红豆杉细胞大量培养：培养基与悬浮细胞培养基相同。在反应器中加入培养液，灭菌后冷却至室温，接种已经培养30天的悬浮培养细胞，接种量按干细胞1到2克每升，在25摄氏度下，培养30天，待收获细胞。v细胞干燥及收集：每批细胞培养30天后，离心或过滤收集细胞，用去离子水洗涤两到三次，每次抽干，然后于30至40摄氏度低温下真空冻干，即得红豆杉培养细胞成品。第22页/共28页23分离纯化分离纯化v超临界提取 ,然后经己烷脱脂, 氯仿萃取vHPLCv梯度洗脱第23页/共28页24紫杉醇的应用研究第24页/共28页25紫杉醇药物的发展趋势v紫杉醇生产紫杉醇生产植物细胞培养，微生物发酵和生物合成是有潜力的生产方法；植物细胞发酵萃取制造紫杉醇；如何控制植物细胞生产紫杉醇的不稳定性是难点之一。v靶向药物的开发靶向药物的开发脂质体、药质体、环糊精包合、大分子结合物给药系统与紫杉醇结合提高靶向性、水溶性；聚合物（微囊、微球等）：用生物可降解聚合物包载紫杉醇，生物适应性好可生物降解。 第25页/共28页26紫杉醇药物的发展趋势v紫杉醇结构优化紫杉醇结构优化如在紫杉醇结构