红豆杉细胞培养与紫杉醇生产(一)

该文从培养基组成、培养条件、培养基中不同添加物对红豆杉细胞培养和细胞中紫杉醇产量的影响,以及在提高紫杉醇产量中有关酶代谢调节、细胞株系选择和培养方法的改进等方面,着重介绍了近几年来的研究成果。植物细胞培养植物细胞培养是指在无菌条件下，将离体的植物器官（如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实种子等）、组织（如形成层、花药组织、胚乳、皮层等）、细胞（如体细胞、生殖细胞等）、胚胎（如成熟和未成熟的胚）、原生质体（如脱壁后仍具有生活力的原生质体），培养在人工配置的培养基上，给予适宜的培养条件，诱发产生愈伤组织或潜伏芽等，或成长完整的植株，统称为植物细胞培养技术。将诱导形成的愈伤组织转移到液体培养基中进行培养称为悬浮培养。紫杉醇的介绍紫杉醇是70年代首次从短叶红豆杉树皮中分离到的具有抗癌活性的二枯烯类化合物。后证实，紫杉醇具有特殊的抗癌机理，它能与微管蛋白结合，并促进其聚合、抑制癌细胞有丝分裂，阻止癌细胞的增殖。作为新型的抗癌药物，紫杉醇不仅对卵巢癌、乳腺癌、肺癌有较好的作用，近年来，临床研究表明紫杉醇对其他疾病治疗也有一定潜力，如类风湿性关节炎、早老性痴呆和先天性多囊肾病等，因此紫杉醇日益成为许多国家研究的热点。

从1991年Christen等获得通过红豆杉细胞培养提取紫杉醇的第一个专利以来，细胞工程学在此方面的研究日益深入。已有许多较全面的综述性文章从紫杉醇培养物的建立到大规模培养及含量检测等方面进行了论述。为解决紫杉醇的药源问题，人们从以下几个方面进行了研究:全合成、半合成、人工栽培、真菌生产和植物细胞培养等方法。其中细胞培养法由于具有下述优点成为人们进行商业生产的优选方法:(l)能够确保产物无限、连续、均匀地生产，不易遭受病虫害、季节等因素的影响。(2)可以在生物反应器中进行大规模培养，并且通过控制环境条件提高紫杉醇产量。(3)所得产物比从植物体内直接提取简单，可以大大简化分离和纯化步骤。(4)除提供紫杉醇外，还可以生产出前体及其他有抗癌活性而原植物所不含的化合物。细胞培养生产紫杉醇的方法研究

1.培养基的组成培养物生物量的增加是获得代谢产物的前提,除通常使用的B5培养基外，对于不同种的红豆杉培养基需摸索最适的培养基。用包含B5的大量元素和复杂的维生素混合成分的TM5培养基可使愈伤组织比以前报道的培养基生长速度提高4.3倍。有报道称用一种改良的WR培养基，愈伤组织生长增长5.8倍。在培养基中单独使用硝酸盐作为N源比单独使用铵盐要好，降低N或P的浓度抑制细胞的生长，但可促进紫杉醇的产生。单独使用某些氨基酸可以起到特殊效果，而某些氨基酸与激素一起使用效果却不佳.例如：用5mg/LIAA-苯丙氨酸可使紫杉醇的含量提高到0.05%，IAA-甘氨酸也可提高培养物中紫杉醇的浓度，但同时在培养基中加入2,4-D与IAA-苯丙氨酸，却没有效果。有机添加物如椰子汁、水解酪蛋白和水解乳蛋白等可提高紫杉醇含量，但仅有椰子汁和水解酪蛋白可促进细胞的生长。对于红豆杉细胞培养中常遇的褐变现象，在培养基中加入具有抗氧化和抑制多酚氧化酶活性的植酸，可控制细胞褐变，延缓细胞衰老，促进细胞生长，效果较好。除此之外，培养基中加入某些前体物质，使用条件培养液，以及某些激素与条件培养液的协同作用，均使紫杉醇的产量有显著提高。其他条件培养温度对红豆杉细胞生长及紫杉醇的合成，发现在24℃培养一段时间后，升高温度到29℃，14~21d后，紫杉醇含量可达137mg/L的最大值，如果21d后仍持续保持29℃，紫杉醇含量可在这一峰值保持42d。由此可见，温度与