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主题:【原创】药的故事:紫杉醇 -- 兰凯

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家园 【原创】药的故事:紫杉醇

1962年,当美国农业部的植物学家巴克莱(Arthur S. Barclay)从华盛顿州的圣海伦山背回15磅的太平洋红豆杉树的枝叶和树皮的时候,他肯定想不到他正在创造历史。几个月后,化学家沃尔(Monroe E. Wall)发现紫杉树皮的粗提取物有抗癌活性。这种红豆杉属植物所蕴含的宝藏才就此被人们发现。

紫杉醇的发现以及随后的31年里这个药物的合成研发直到被施贵宝公司成功投入市场是一个充满了曲折的故事。它的研制过程曾经几度面临失败,药品商业化的前途曾经看起来希望渺茫。然而这个由政府机构的研究开始,由商业实验室完成的传奇研发课题,最终诞生了一个年销售额十几亿美元的史上最成功的抗癌药。

巴克莱的植物采集工作是美国农业部植物天然产物筛选计划的一部分。这是一个农业部和美国国立癌症研究所从1958年开始的合作课题。这个课题计划采集筛选约35000种植物以寻找具有抗癌活性的药物。当巴克莱在美国西北部的森林中采集植物的枝叶,树皮和花的时候,化学家沃尔和同事瓦尼(Mansukh C. Wani)则在东海岸的北卡罗莱纳三角研究园区紧张地分离提纯植物的天然成分。

从太平洋红豆杉树皮里的提取物很快就被发现有良好的应用前景,然而直到1967年沃尔和瓦尼才分离出了这种活性成分,他们在当年的美国化学会年会上宣布了这一发现。这时候两个植物化学家对于这个分子的结构只有一点初略的概念。几年后,他们同杜克大学的化学教授迈克法尔(Andre T. McPhail)合作,成功地解析了这个复杂分子的结构,并把它命名为太平洋紫杉醇(Paclitaxel),这一结果被发表在1971年的美国化学会志上。

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紫杉醇的分子结构

没过多久这篇文章就引起了人们的注意。其中就有霍尔顿博士(Robert A. Holton),当时他刚开始在斯坦福大学做天然有机产物的博士后。“我记得当时我是在实验室里翻看最新一期的美国化学会志的时候看到的这个分子结构,我想:哇,我都不敢相信这样的分子存在。”霍尔顿回忆起来当时的情况仍然很激动。

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霍尔顿博士(Robert A. Holton)

如今霍尔顿已是佛罗里达州立大学的化学教授了,他解释道紫杉醇的“不同寻常的环结构和众多的官能团”一下子就引起了他的兴趣,因为他当时就在注意搜寻充满合成挑战的“热点分子”。 对于霍尔顿来说这个复杂的分子显然符合这一条件。但他开始集中精力做它的全合成研究却是几年以后的事情了。

当时很多研究人员在研究这个看起来很有前途的的药物分子。一个关键的问题是: 紫杉醇是怎么杀死癌症细胞的?

七十年代末,这个问题被纽约爱因斯坦医学院的分子药理学专家霍威兹博士(Susan B. Horwitz)解答了。她发现了一个新奇的细胞机制。紫杉醇被发现只结合到聚合的微管上, 不与未聚合的微管蛋白二聚体反应。细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管,这些微管的积累干扰了癌细胞的各种功能,特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期,阻断了癌细胞的正常分裂。

霍威兹博士发现的新机理使学术界对紫杉醇的兴趣进一步提高。但是还有几个坏消息阻挠这个未来的药物商业化。比如紫杉醇被发现几乎不溶于水和很多溶剂。最终一种蓖麻油衍生物溶剂的发现才解决了这一难题。1983年紫杉醇得以进行临床试验。但是这种配方容易引起过敏反应又使得相应的研究一度被推迟。

另一个似乎不可克服的问题是药物来源的稀缺。即使是用最先进的方法,科学家们从一棵四十尺高的太平洋红豆杉树----通常有两百年树龄----只能提取出不到半克的紫杉醇。这种方法需要砍倒整棵树,这就带来了一系列的环境问题。

这就是霍尔顿博士开始进行这个分子的全合成研究时紫杉醇面临的困境。除了进行紫杉醇的有机化学全合成的研究,1989年霍尔顿教授的小组还开发出了一种可以较高产率从一种类似的化合物----10-脱乙酰浆果赤霉素得到紫杉醇的四步合成法。和紫杉醇不同, 10-脱乙酰浆果赤霉素(又称10-脱乙酰紫杉醇,10-DAB)能够从普通的英国紫杉树的针叶里大量的提取。这样就不用为了提取很微量的药物而砍倒整棵稀有树种了。霍尔顿教授于1992年为这项技术申请了专利,并转让给了施贵宝公司。如今,紫杉醇的生产更多的是采用10-DAB半合成法或者更先进的细胞发酵培养生产的方法。

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英国紫杉

1993年,紫杉醇终于由施贵宝公司成功投入市场(商品名Taxol)。它在治疗卵巢癌、乳腺癌、肺癌等多种恶性肿瘤中有显著效果。紫杉醇取得了商业上的巨大成功, 2000年它的销售额达到了16亿美元。近年来紫杉醇甚至被发现在治疗艾滋病、老年痴呆症、关节炎、心血管疾病方面也具有一定的功效。

关键词(Tags): #药的故事#紫杉醇#红豆杉元宝推荐:爱莲,海天, 通宝推:南云北望,江清月近,

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家园 紫杉醇的发现导致了中国的红豆杉树濒临灭绝。
家园 板凳
家园 【原创】紫杉醇在中国

本来想把这一段写在正文的后面的,可是有关紫杉醇和中国的故事太沉重,还是分开发吧。

经过三十多年的研究,紫杉醇成为国际上治疗癌症的热门特效药,这对全世界的癌症患者来说是天大的福音。当人们在为这一研究结果欣喜若狂时,万万没有想到,这一发现却为全世界的红豆杉尤其是中国的带来了一场大劫难。最近几年,很多有关紫杉醇和中国的红豆杉的新闻都非常触目惊心。

2001年10月18日的《南方周末》报道了云南红豆杉因为紫杉醇遭受灭顶之灾。虽然云南红豆杉于1999年被列为国家一级保护树种,对红豆杉的破坏性盗伐一直在进行。外链出处

红豆杉:全世界有11种,中国境内分布有4种。但亚洲的红豆杉储量最多,其中中国的红豆杉储量占全球储量的一半以上。在中国,80%的红豆杉集中在云南,而且云南红豆杉的紫杉醇含量最高。

由于红豆杉的紫杉醇含量仅为0.01%—0.02%,对资源的破坏比较严重,美国、加拿大等国家对红豆杉立法保护,药源地转向了中国等国家。

紫杉醇的价格曾经一度每公斤高达上千万美元。直到现在,目前国际市场上,每公斤紫杉醇仍达几十万美元。在如此暴利的驱使下,一些不法分子通过各种途径非法进入林区,偷采盗剥,非法运输、收购、加工红豆杉树皮和枝叶甚至大型树根。有资料显示,自20世纪90,云南的红豆杉资源几乎消耗了80%。紫杉醇的发现,使已濒临消失的红豆杉更加危在旦夕。

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美丽的云南红豆杉

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被毁的云南红豆杉林

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对于红豆杉林的偷采盗剥屡禁不止,这是2008年被发现剥皮的红豆杉。

在我现在居住的城市,红豆衫是常见的庭院观赏树种,我有时会和孩子摘一些红豆玩耍。而在中国的很多地方,这种国家一级保护树种会被某些不法分子会为了一公斤两元人民币的价钱而被剥光树皮而死。从《南方周末》2001年的报道到现在,仍然时常有中国的红豆杉林被毁的报道,从西南到东北。真的希望我们的红豆杉不要再流泪下去了。

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突然想起今天是十五,大过年的发这么沉重的东西,是我的不是。好像河里有个河友的ID也叫紫杉醇。要不我查查有没有一个西药叫萨苏,如果有也写一个药的故事?

关键词(Tags): #药的故事#紫杉醇#红豆杉
家园 谢宝!

[URL=]恭喜:你意外获得【通宝】一枚

鲜花已经成功送出。

此次送花为【有效送花赞扬,涨乐善、声望】[/URL]

家园 陈耀祖先生在浙大时候上过课,

主要就是空间异构物的检测和合成,当时就提到过红豆杉的厄运。

家园 跟那没关系,只要把林业部门的都毙了,红豆杉就安全了

不是夸张,武夷山的同事说的,那边管理部门跟盗伐的(就是当地山民)勾结好了,先是山民去把树皮扒了,然后等树一死,就可以上报伐木,林业的卖树,农民们去把树根刨出来提练

家园 送花送花,这大概是最有名的天然产物了

以前在学校听天然产物的seminar,不知有多少人都在报告里提这个名字和结构,相关的衍生物研究更是多得不得了。

不少硕士博士论文,也拿这个当introduction的开篇。

像“科学美国人”这样的科普杂志都有一篇文章专门谈合成紫杉醇的问题,Nicolau写的。

家园 多谢

老兄也是搞天然产物的?

家园 驴兄是学有机化学的?

握手,我也有幸聆听过陈先生的教导的。

家园 兰州呆过的?
家园 这是通用的手法了

勾结农民毁掉××,报上级部门报废,然后把××私有或出售,再申请经费购买(保护)××。

家园 基因工程,生物合成

紫杉醇的整个生物合成途径,或者说次生代谢过程研究的清楚不?

目前在国内有没有做这个方面的研究,可以用转基因植物大量合成这个东西,然后提取纯化.

家园 呵呵,被人点名了啊

我也是以前在浙大上本科的时候,听老师讲到这方面的情况,映象比较深刻。初次下河的时候,几个ID都被注册过了,所以就用了这个ID可惜 俺不搞这个的呵呵

家园 呵呵被点名了啊

呵呵,被人点名了啊

我也是以前在浙大上本科的时候,听老师讲到这方面的情况,映象比较深刻。初次下河的时候,几个ID都被注册过了,所以就用了这个ID可惜 俺不搞这个的呵呵

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