抗癌药物紫杉醇
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美国的“国家癌症研究中心”从太平洋紫杉(学名: Taxus brevifolia Nutt.)的树皮中萃取出紫杉醇(Paclitaxel 商品名 Taxol),发现它具有抗癌的效果,经过一连串的临床试验,民国七十八年正式制成制剂用来治疗卵巢癌与乳癌。由于它的治疗效果甚佳,使得太平洋紫杉被预言为「二十世纪对人类贡献最大的植物」。
不过太平洋紫杉生长缓慢,从树皮萃取紫杉醇的产量又甚低,以治疗一个卵巢癌病患需要二公克紫杉醇而言,就需要砍伐二到三棵 50 ~ 60 年生的太平洋紫杉,如要萃取一公斤的紫杉醇,就需要砍伐二千至四千株的太平洋紫杉。所以当时一公克的紫杉醇售价高达八百美元,于是全世界研发人员开始投入如何量产紫杉醇的研究工作。
对林木育种家而言,最直接的方式就是选育高紫杉醇含量的品种,而且最好是枝叶含有高浓度紫杉醇的品种,毕竟枝叶是可以不断再生、不断采收的。如果紫杉醇的取得是来自于树皮,因为树木一经剥皮就会死亡,其生产成本势必过高,而且收成时间也过久。
对化学家而言,则是利用合成的方式,由简单且容易取得的化学单元体合成紫杉醇,民国八十三年实验成功了,总共经过 28 个步骤,化学家可在试管内完全合成紫杉醇,当时可是一件大事!虽然最后合成的紫杉醇产率仅有 0.5%,不过化学家并不气馁,他们知道如果将合成的步骤缩短,就有商业化生产的价值。
经过多方寻觅,最后发现红豆杉的萃取物中含有浓度甚高的紫杉醇主结构 10-去乙醯巴卡亭III(简称 10-DAB),这种成分在少数红豆杉品种的枝叶中浓度高达 1,000 ppm(ppm,每公斤干重的毫克数),是紫杉醇的三倍以上。利用 10-DAB 作为合成的起始物,只要约 10 个步骤就可合成紫杉醇,在实验室中的合成率可达 80% 以上,这种方法称为半化学合成法,以别于全合成法。
对生物学家而言,是积极寻找可以生产紫杉醇的微生物,他们发现寄生在太平洋紫杉上的一种真菌可以生产紫杉醇,由于真菌生长快,用来生产紫杉醇相当看好。对组织培养学家而言,就是想办法在发酵槽内培养红豆杉细胞,利用细胞来生产紫杉醇;组织培养学家本来就很有兴趣利用细胞培养生产人类需要的药物,但是成果并不理想,主要的原因是这些药品的价格还没有高到使厂商有投入量产的意愿。如今终于有一种这么昂贵的药物,而且需求量又不断增加。
根据最近的统计,紫杉醇在全球的市场需求量高达十八亿美元,占所有抗癌药物市场的 25%!因此带动了全世界细胞培养的研究热潮,目前最大的发现就是找出了一种叫做甲基茉莉酸(methyl jasmonate)的诱导物质,它可使红豆杉细胞生产紫杉醇的产量暴增 10 倍以上。
另外,目前最热门的生物技术学家又如何看待紫杉醇的生产呢?他们则是从找寻合成紫杉醇的基因着手,近三年内他们差不多已经将这些基因选殖出来了,接着便是如何将基因转殖到红豆杉细胞中,甚至是微生物,让它们为我们生产廉价的紫杉醇。
不过太平洋紫杉生长缓慢,从树皮萃取紫杉醇的产量又甚低,以治疗一个卵巢癌病患需要二公克紫杉醇而言,就需要砍伐二到三棵 50 ~ 60 年生的太平洋紫杉,如要萃取一公斤的紫杉醇,就需要砍伐二千至四千株的太平洋紫杉。所以当时一公克的紫杉醇售价高达八百美元,于是全世界研发人员开始投入如何量产紫杉醇的研究工作。
对林木育种家而言,最直接的方式就是选育高紫杉醇含量的品种,而且最好是枝叶含有高浓度紫杉醇的品种,毕竟枝叶是可以不断再生、不断采收的。如果紫杉醇的取得是来自于树皮,因为树木一经剥皮就会死亡,其生产成本势必过高,而且收成时间也过久。
对化学家而言,则是利用合成的方式,由简单且容易取得的化学单元体合成紫杉醇,民国八十三年实验成功了,总共经过 28 个步骤,化学家可在试管内完全合成紫杉醇,当时可是一件大事!虽然最后合成的紫杉醇产率仅有 0.5%,不过化学家并不气馁,他们知道如果将合成的步骤缩短,就有商业化生产的价值。
经过多方寻觅,最后发现红豆杉的萃取物中含有浓度甚高的紫杉醇主结构 10-去乙醯巴卡亭III(简称 10-DAB),这种成分在少数红豆杉品种的枝叶中浓度高达 1,000 ppm(ppm,每公斤干重的毫克数),是紫杉醇的三倍以上。利用 10-DAB 作为合成的起始物,只要约 10 个步骤就可合成紫杉醇,在实验室中的合成率可达 80% 以上,这种方法称为半化学合成法,以别于全合成法。
对生物学家而言,是积极寻找可以生产紫杉醇的微生物,他们发现寄生在太平洋紫杉上的一种真菌可以生产紫杉醇,由于真菌生长快,用来生产紫杉醇相当看好。对组织培养学家而言,就是想办法在发酵槽内培养红豆杉细胞,利用细胞来生产紫杉醇;组织培养学家本来就很有兴趣利用细胞培养生产人类需要的药物,但是成果并不理想,主要的原因是这些药品的价格还没有高到使厂商有投入量产的意愿。如今终于有一种这么昂贵的药物,而且需求量又不断增加。
根据最近的统计,紫杉醇在全球的市场需求量高达十八亿美元,占所有抗癌药物市场的 25%!因此带动了全世界细胞培养的研究热潮,目前最大的发现就是找出了一种叫做甲基茉莉酸(methyl jasmonate)的诱导物质,它可使红豆杉细胞生产紫杉醇的产量暴增 10 倍以上。
另外,目前最热门的生物技术学家又如何看待紫杉醇的生产呢?他们则是从找寻合成紫杉醇的基因着手,近三年内他们差不多已经将这些基因选殖出来了,接着便是如何将基因转殖到红豆杉细胞中,甚至是微生物,让它们为我们生产廉价的紫杉醇。