紫杉醇的发展历程
紫杉醇的发现
紫杉醇的发现
紫杉醇是一种自然存在的化合物，最初是从紫杉树的树皮和树枝中发现的。
这种化合物的发现是一项具有重大意义的科学突破，为癌症治疗领域带来了巨大的希望。
紫杉醇最早是由美国国家癌症研究所的科学家在1960年代末期发现的。
他们对紫杉树的树皮样本进行了提取和分离，最终从中分离出了一种独特的化合物，并命名为紫杉醇。
随后的研究表明，紫杉醇具有强大的抗肿瘤活性。
它能够阻断肿瘤细胞的分裂和增殖，从而抑制肿瘤的生长和扩散。
这使得紫杉醇成为一种重要的化疗药物，被广泛用于治疗多种类型的癌症，包括乳腺癌、卵巢癌和肺癌等。
紫杉醇的发现和应用不仅在医学领域产生了巨大的影响，也对化学合成和天然产物的研究提供了重要的启示。
科学家们通过对紫杉醇的化学结构和活性进行深入研究，成功合成了大量的紫杉醇类似物，如紫杉醇的半合成衍生物帕妥珠单抗。
这些合成化合物在临床上也展现出了良好的抗肿瘤效果，为癌症治疗提供了更多的选择。
此外，紫杉醇的发现还推动了现代药物研发的进程。
它为科学家们提供了一个重要的思路，即通过从天然产物中发现具有生物活性的化合
物，并进一步进行结构优化和合成，以获得更有效的药物。
这种思路在其他领域的药物研发中也得到了广泛应用。
总结而言，紫杉醇的发现是一项具有里程碑意义的科学发现。
它不仅为癌症治疗带来了新的希望，还推动了现代药物研发的进程。
随着对紫杉醇的深入研究，相信它将继续在医学和科学领域发挥重要作用。
紫杉醇
紫杉醇针剂
市售成品一般为注射液
性状：无色或淡黄色透明粘稠液体 规格：5ml/30mg 适应症：卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠
癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤 也都有一定疗效。
用法用量：将紫杉醇用5%葡萄糖生理盐
水稀释成0.3~1.2 mg/ml溶液，静滴3小 时。
价格昂贵
国际市场上高纯度紫杉醇（>98%）价格在40万美元/kg以 上。
2. 粉碎
粉碎室内的温度一般不能超过60℃，采用功率和容量尽量大的 粉碎机，粉碎的粒度以40目左右为宜。
3. 95%乙醇浸取
原料+2700L 95%乙醇 浸取24h
残渣
残渣+1600L 95%乙醇 浸取24h
残渣
残渣+1500L 95%乙醇 浸取24h
浸取液
浸取液
作为下一轮第一 次浸取的溶剂
1100kg糖浆状浸膏
cephalomannine
HPLC分析结晶 产物紫杉醇含量 为62.5%
10-DAB
紫杉醇
注意事项：
1. 重结晶过程中加水量和加水速 度都影响结晶效果，应避免溶 液的过饱和度过大。
2. 结晶的母液经氯仿萃取两次， 氯仿萃取液经浓缩、拌样后回 第三次柱层析。
0 5 10 15 20 25 时间/min
4. 液液分配（萃取剂：氯仿）
浸膏
水
氯仿
料液
搅拌30min
含有紫杉醇的 静置2h 氯仿萃取液
液液分配过程中极易发生乳化现象，严重影响成本和产物的收率，所 以这一步骤是分离纯化紫杉醇的难点之一。
应对方法：
1. 浸膏中的乙醇浓度是液液分配的关键。真空浓缩浸取液制备浸膏 过程中调节乙醇含量，使液液分配器中水相的乙醇浓度控制在 10%~15%。
白蛋白紫杉醇发展史
白蛋白紫杉醇发展史
白蛋白紫杉醇是一种医学领域常用的抗癌药物，是白蛋白和紫杉醇复合物。
它的发展历程可谓曲折而充满挑战。
以下将从不同的阶段来阐述其发展史，为读者呈现完整的过程。
一、起步阶段
20世纪80年代末至90年代初，国外科学家开始尝试将白蛋白作为化疗药物的载体，以提高药物的稳定性和生物利用度。
此时，白蛋白紫杉醇尚未被发现。
二、发现阶段
1995年，美国圣荷西市的纳瓦拉公司(Protein Design Labs)与法国里昂市的里昂纽波特公司(Lyon Rhesus)联合研究，通过分离白蛋白与紫杉醇混合溶液中的复合物，成功发现了白蛋白紫杉醇。
这项发现被认为是药物史上的突破性进展，也为癌症治疗开辟了新的思路。
三、研究阶段
发现后的一段时间里，许多科学家加入了白蛋白紫杉醇研究的队伍，试图找到更加高效的合成方法，以及更为精确的药物制备方式。
最终，一种名为Abraxane的白蛋白紫杉醇制剂被成功开发出来，并被FDA批准用于治疗乳腺癌和非小细胞肺癌。
四、扩展应用
随着研究的深入，白蛋白紫杉醇的应用范围逐渐扩大。
除了治疗癌症外，它还可以治疗其他疾病，如糖尿病、心血管疾病等。
此外，一些研究也表明，白蛋白紫杉醇相比于其他的化疗药物具有更低的副作用。
五、未来展望
目前，白蛋白紫杉醇已经成为医学领域一个热门的研究方向。
研究者们希望通过进一步的研究，发掘其更多的潜在应用。
同时也有一些人认为，未来白蛋白杂交技术可能会被应用于其他领域，如环保、食品工业等。
总之，白蛋白紫杉醇的发展史体现了人类智慧、专业精神和勇于创新的力量，相信未来的发展也将是更为广阔和艰巨的。
紫杉醇的发现
紫杉醇的来源和发现过程
紫杉醇是美国北卡罗莱纳州三角研究所的Wall博士和Wani博士于1967年发现的。
之后，他们又从太平洋红豆杉中分离出了这种化合物并发现它具有广泛的抗恶性肿瘤作用。
因为通过Zemplen醇解作用紫杉醇可被分解成可结晶的两部分，在1970年这两位三角研究所的科学家通过X射线衍射分析并测定了其结构，并在1971年发表了这一研究成果。
紫杉醇分子是一个极其复杂的四环二萜类化合物：一个紫杉烷环加一个四个元素组成的氧烷环，在C-2和C-13上还分别有一个苯氧基和酯基侧链。
紫杉醇注射液
适应症
卵巢癌、 1. 卵巢癌、乳腺癌 2.非小细胞肺癌(NSCLS) 2.非小细胞肺癌(NSCLS) 非小细胞肺癌 头颈癌、 3. 头颈癌、食管癌
4.精原细胞癌、 4.精原细胞癌、复发非 精原细胞癌 何杰金氏淋巴癌等
优势
原料 优势 制剂 优势 政策 优势
细胞培养紫杉醇技术 纯度高达99.5%、低杂质、稳定 、低杂质、 纯度高达 易溶于乙醇、安全、临床应答率高 易溶于乙醇、安全、 主要指标高于国内厂家甚至原研产品 国家医保乙类 单独定价、物价办理、 单独定价、物价办理、招标挂网
不良反应
消化道反应 食欲减退 恶心呕吐 腹泻 口腔炎 肌肉痛、 肌肉痛、无力 过敏反应 指趾麻木 骨髓抑制 Hb下降 WBC下降 Plt下降 脱发 毛囊炎 发热 肝功损伤
预处理方法
地塞米松：20mg口服，用泰瑞德前12小时、 地塞米松：20mg口服，用泰瑞德前12小时、 口服 12小时 6小时各一次 苯海拉明：50mg 肌注或口服,用泰瑞德前 肌注或口服, 苯海拉明： 30~60分钟 30~60分钟 西咪替丁： iv,用泰瑞德前30分钟 用泰瑞德前30 西咪替丁：300mg iv,用泰瑞德前30分钟
5ml:30mg(支 5ml:30mg(支）
30mg×5ml(支 30mg×5ml(支）
科鼎 北京协和 扬子江
5ml:30mg(支 5ml:30mg(支）
5ml:30mg(支 5ml:30mg(支） 山西普德药业
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ忌症
对本品或其他用聚氧乙基代蓖麻油配制的药物过敏 者。 白细胞低于1.5109/L严重骨髓抑制者。 白细胞低于1.5109/L严重骨髓抑制者。 1.5109/L严重骨髓抑制者 怀孕和哺乳妇女。 怀孕和哺乳妇女。
紫杉醇——现代天然药物研究开发的典范
1994年，中国医学科学院药物研究所有关专家会同中国 科学院的专家，在一次保护野生红豆杉资源专题会议上 向林业部建议我国亦应颁布保护这种野生资源的法令。 1995年野生红豆杉被列为国家一级保护植物，相当于 “植物中的大熊猫”，严禁砍伐。
•
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内生真菌发酵生产紫杉醇的优势
(1) 生产的可重复性，在工业上可用发酵罐大规模进行 生产，内生真菌生长迅速，易于培养，易于缩短生 产周期，可满足市场的需求，降低紫杉醇的价格； (2) 微生物的发酵生产不需要特别的技术； (3) 微生物育种和选育速度会明显高于植物细胞株； (4) 在药厂利用微生物规模化发酵生产的技术比较成熟， 微生物发酵法生产紫杉醇的转产风险明显小于细胞 培养法与化学合成法； (5) 生物多样性丰富：到目前为止，人们已发现了20多 个属内生真菌可以产生紫杉醇，其寄主也不仅限于 红豆杉属植物，从而提供了丰富的研究对象。
O
O O OH
HO
A
B C
反应步骤多达数十步 大量使用手性试剂 反应条件极难控制 制备成本昂贵 具有重要的理论意义 不适合大规模工业生产
HO BzO
H
D
AcO O
2. 化学半合成
• 母核：红豆杉针叶中提取BaccatinIII（R=Ac）和 10-去乙酰基巴卡亭III（10-DAB，R=H） RO • 侧链：化学合成 18
英文名：Paclitaxel, Taxol® 分子式：C47H51NO4 二萜类化合物 M.C. Wani et al. The Isolation and Structure of Taxol, a Novel Antileukemic and Antitumor Agent from Taxus breoifolia. Journal of the American Chemical Society 1971, 93, 2325.
抗癌药王——紫杉醇
抗癌药王紫杉醇背景材料1963年，美国化学家瓦尼和沃尔首次从一种生长在美国西部大森林中被称为太平洋杉树皮和木材中分离到了一种粗提物，并发现该粗提物对离体培养的小鼠肿瘤细胞有很高的抑制活性。
1971年，他们同杜克大学的化学教授姆克法尔合作，通过x射线分析确定了该活性成分的化学结构一种四环二萜化合物，并把它命名为紫杉醇。
细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管，这些微管的积累使细胞停留在g2期和m 期直至死亡。
由于紫杉醇能够抑制细胞分裂，阻止癌细胞的增殖，所以可以抗肿瘤。
1992年12月29日，美国fda批准紫杉醇上市，商品名taxol，用于治疗卵巢癌，后连续被批准用于治疗转移性乳腺癌、转移性肺癌、白血病等。
在治疗类风湿性关节炎、早老性痴呆、先天性多囊肾病方面也存在潜力。
由于红豆杉分布地域较窄，而野生红豆杉的很多生物学特性，又限制了自然群落的发展，加之人为盗伐，如今全世界野生红豆杉已近濒危边缘。
只有大力发展红豆杉产业，才能有效保护野生资源，解决紫杉醇原料短缺问题。
目前有关红豆杉的研究主要集中在红豆杉植物的人工种植、化学提取、组织和细胞培养、紫杉醇的合成和化学修饰、生物转化、微生物和基因工程等方面。
其中，组织培养技术在红豆杉产业中应用最为广泛。
红豆杉组织培养技术包括两个层面：一是利用微繁技术生产大量的组培苗以满足人工栽培需求；二是通过愈伤组织或细胞悬浮大量培养，直接提取紫杉醇成分并用于药物生产。
相对于种子繁殖、人工扦插两种常规繁殖技术，微繁技术具有繁殖速度快、可控性强、植物材料利用少等突出优点，还可用于脱毒苗及新品种选育。
利用细胞悬浮培养方法提取紫杉醇是近年来红豆杉研究的一个重要课题。
自1989年首次报道细胞培养法生产紫杉醇以来，各国学者开展了广泛研究，特别是在紫杉醇生物合成途径及代谢调控、细胞培养动力学、利用生物反应器扩大培养和紫杉醇类物质的分离纯化方面取得了较大进展。
虽然紫杉醇是毒性较小的药物，但使用后仍存在一些不良反应，例如：（1）中性粒细胞减少：紫杉醇的主要毒性包括骨髓抑制（以粒细胞减少症为主）、神经毒性和肌肉毒性。
天然药物化学史话紫杉醇
天然药物化学史话紫杉醇天然药物化学史话：紫杉醇的奇迹之旅紫杉醇，一个颇具传奇色彩的天然药物，在过去的几十年里吸引了全球科研人员和医生的广泛。
作为一种重要的抗癌药物，紫杉醇的故事始于它的发现和历史，涵盖了其化学成分和结构的解析，以及药理学和临床应用的研究。
紫杉醇的发现和历史紫杉醇最初是从太平洋紫杉树（Taxus brevifolia）的树皮中提取得到的。
20世纪下半叶，科学家们对太平洋紫杉树的树皮进行了深入研究，发现其中含有一种具有抗癌活性的化合物。
随着时间的推移，这种化合物逐渐被确认为紫杉醇。
自此，紫杉醇开始在医学和药学领域发挥其神奇的作用。
紫杉醇的化学成分和结构紫杉醇的化学成分包括多种复杂的环状化合物和醇类，其分子式为C47H51NO14，分子量为9。
紫杉醇还包含多种同分异构体，如紫杉烷和紫杉酚等。
这些成分共同构成了紫杉醇独特的化学结构。
研究表明，紫杉醇的药效主要与其化学成分和结构有关。
通过现代药物化学技术，我们可以对紫杉醇进行提纯和结构修饰，从而进一步提高其药效和安全性。
紫杉醇的药理学和临床应用作为一种抗癌药物，紫杉醇的药理学作用机制主要是抑制微管蛋白聚合，从而干扰细胞分裂和增殖。
在临床应用上，紫杉醇已被广泛用于治疗卵巢癌、乳腺癌、肺癌等多种癌症。
例如，在卵巢癌治疗中，紫杉醇通常与其他化疗药物联合使用，能够有效提高患者的生存率和生活质量。
紫杉醇还被用于非癌性疾病的治疗，如风湿性关节炎和多发性硬化症等。
然而，紫杉醇在临床应用中仍存在一定的毒副作用和耐药性问题，这需要科研人员和医生共同努力解决。
紫杉醇作为一种具有广泛应用前景的天然药物，为人类疾病治疗提供了新的思路和方法。
通过对其化学成分和结构的深入了解，以及药理学和临床应用的不断探索，我们将能够更好地发挥紫杉醇的药效，为患者带来更多福音。
天然药物化学是一门研究天然产物的化学成分、结构特征、提取分离、生物活性及其制备工艺的学科。
它与人类健康和生活密切相关，为药物研发提供了丰富的自然资源。
紫杉醇
紫杉醇1.紫杉醇的发现和历史2.紫杉醇的化学结构3.紫杉醇的提取分离方法4.紫杉醇的合成研究5.常见的几种紫杉醇药物6.个人感想1.紫杉醇的发现和历史紫杉醇是红豆杉科红豆杉属植物的次生代谢产物，这类植物主要分布于北半球的温带至亚热带地区，全世界共有11种。
最初，紫杉醇是从短叶紫杉（Taxus brevi folia）的树皮中分离获得的，在它的抗癌作用被发现之前，林木工人通常把它砍了当柴烧或者用来做篱笆。
早在1856年德国科学家Lucas·H开始对Taxus baccata Linn(浆果红豆杉)进行化学研究，并从其叶片中提取出粉状碱性成分Taxine,但在随后的100多年里没有多大的研究进展。
直到20世纪60年代，随着光谱技术的飞速发展，科学家才开始对红豆杉属的植物有了比较深入的研究。
20世纪初，人们发现美国西部山区的一个有一片红豆杉林的小城镇中的居民很长寿，他们的寿命最短的在95岁以上，绝大多数的人寿命超过100岁，而且百岁老人随处可见。
科学家到那里考察发现当地居民除了两个与其他地方居民不同的生活习惯外，其余的都差不多。
一是当地居民喜欢采摘山林中的红豆杉树叶泡茶喝；二是经常去红豆杉林中散步或运动。
这种现象引起了科学家对红豆杉的研究兴趣，他们从红豆杉树皮中提取出一种对许多类型的肿瘤细胞有细胞毒作用的提取物——紫杉醇。
后来研究表明其化学结构为紫杉烷类中的一种四环二萜类化合物【1】。
1962年8月，在美国农业部任职的植物学家Barclay响应由美国国立癌症研究所（National Cancer Institute ,NCI）发起的植物提取物抗癌活性成分筛选研究,收集了7Kg太平洋紫杉的树皮寄回了NCI。
这些样品后来经NCI北卡罗莱纳州“研究三角学院”（Research Triangle Institute ,RTI）分馏实验室的美国化学家Wani博士和Wall博士。
他们分离提取得到紫杉醇的粗提物，在筛选实验中他们发现紫杉醇粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高的抑制活性，有强烈的KB细胞毒作用及抗小鼠肉瘤和抗白血病活性。
紫杉醇的前世今生未来
结束语
• 与日益走俏的紫杉醇市场相反，红豆杉的自然资源破坏越 来越严重，合理利用和保护红豆杉已刻不容缓，应保证药 用，禁绝材用，强调枝叶的充分利用，积极发动全民造林， 对现有资源就地保护。以后应该营造更多的红豆杉林而且 现存的红豆杉资源应该严格地保护起来。 • 人工栽种是保护红豆杉资源的重要手段，植物组织培养 是极具发展潜力的有效措施，而生物、化学合成将是最终 解决紫杉醇药源的主要途径，应做到各种研究领域有机结 合、协同发展，既要对组培技术进行更深入的研究，又要 在生物、化学合成上有重大突破，更要加强生产和临床的 研究、早日实现产业化生产。
紫杉醇的有效获得
• 红豆杉
主要原料植物 国家一级保护野生植物，全球 十大濒危物种 之一
• 生长缓慢 分布有限 Taxol 含量低 • 红 豆杉树皮 、 树叶或 嫩 枝获得紫杉醇
树皮中Taxol含量:0.000010.069% 3000棵树=10吨树皮=1kg Taxol=500病人
紫杉醇的有效获得
紫杉醇的来源功效
二、结构鉴定 • 紫杉醇是红豆杉属植 物中的一种复杂的次 生代谢产物。 • 一种四环二萜化合物
三、理化性质
分子式：C47H51O14N 分子式： 分子量： 分子量：853.9 熔 点：216～217℃ 216～ 紫杉醇为针状结晶，具有高度的亲脂性，不溶于水(在水中溶解度为0.006 紫杉醇为针状结晶，具有高度的亲脂性，不溶于水(在水中溶解度为0.006 mg ／mL) ，不溶于石油醚，可溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷等有机溶 不溶于石油醚，可溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、 剂。与糖结合成苷后的水溶性大大提高，紫杉醇分子中虽有含氮取代基，但 与糖结合成苷后的水溶性大大提高，紫杉醇分子中虽有含氮取代基， 氮原子处于酰胺状态，邻近又有吸电子基，故不显碱性而为中性化合物。 氮原子处于酰胺状态，邻近又有吸电子基，故不显碱性而为中性化合物。紫 杉醇对酸相对稳定(pH4 范围内) 碱性条件很快分解。 杉醇对酸相对稳定(pH4-8范围内)，碱性条件很快分解。 (pH4-
紫杉类药物回顾及白蛋白紫杉醇简介
白蛋白紫杉醇优势及临床推荐
主要内容
• 紫杉类药物回顾及比较 • 白蛋白结合型紫杉醇特点及优势 • 仿制药一致性评价及克艾力简介
克艾力®
• 通过仿制药质量和疗效一致性评价 • 克艾力被收录至中国上市药品目录集 • 克艾力通过仿制药质量和疗效一致性评价，与原研药具有相同的
质量和疗效，可替代原研药 • 克艾力可使用通过一致性评价标签
克艾力®价格及处方组成
聚集在一起
分解成小的白蛋白紫杉醇复合体
白蛋白紫杉 醇复合体
窖蛋白和胞 膜窖小泡 白蛋白通过胞吞转运 作用进行转运
白蛋白 紫杉醇
SPARC蛋白
肿瘤间质
紫杉醇引发肿瘤细胞 凋亡
SPARC蛋白
肿瘤细胞
白蛋白结合型紫杉醇
（2）不仅仅是药物转运体，可增效减毒 原因二：纳米技术 130nm，EPR效应
EPR效应：实体瘤的高 通透性和滞留效应。
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开展仿制药一致性评价的目的？
仿制药为美国社会节约成本
美国仿制药商协会：2000—2009年，仿制药为美国卫生保健系统节省的费用为8240亿美元，现在每3 天可节省10亿美元
美国仿制药与品牌药
销售量
销售量
2016年仿制药在美占
占比
比89%
Nearly 8 in 10
Prescriptions filled
年份
in the U.S. are for
generic drugs
Source: FDA
仿制药品可提高患者对于疾病长期治疗的依从性
研究纳入美5511例女性患者，调查了自2010年引入仿制的芳香酶抑制剂（AIs）之后，乳腺癌治疗依从性的变化 Hershman DL,et al.J Natl Cancer Inst. 2014 Oct 27;106(11). pii: dju319. doi: 10.1093/jnci/dju319.
紫杉醇
其外观为白色结晶体粉末，无臭、无味，微溶于睡，易溶于氯仿、丙酮 等有机溶剂。分子式C47H51N014, 结构式：
紫杉醇是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物, 也是目前所了解的 惟一一种可以促进微管聚合和稳定已聚合微管的药物。通过临床研究， 紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈 部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。
迄今为止，国际市场上只有2种紫杉醇原料药：一种来自各种红 豆杉树皮；另一种是从欧洲观赏紫杉枝条里提取出“10-浆果赤霉 碱”，然后再经半合成而成，即多西他赛（多烯紫杉醇），其结构与 天然提取紫杉醇十分相似。这两种原料药均为国际医药市场上的畅销 原料药产品，并长期处于供不应求状态。
在美国，紫杉醇注射剂（商品名：Paclitaxel）主要由百时美施 贵宝独家生产，现已有大约二三家制药企业生产紫杉醇原料药和制剂， 但该市场基本上为百时美施贵宝所垄断，其它几家企业生产的紫杉醇 制剂销售额合计只及百时美施贵宝的一个零头。而多西他赛原料药和 制剂则主要由法国普朗克公司以及英国、意大利等几家公司合作生产， 以普朗克的产量最大。
利用组织培养技术对红豆杉细胞悬浮培养。直接分离得到紫杉醇， 这是一条很有发展潜力的获取紫杉醇的途径，现已有9种红豆杉植物 建立了细胞悬浮培养系统，培养技术的研究取得了很大进展。 （1）由于紫杉醇本身是一种细胞生长的毒性物质,其量的积累愈多, 对细胞增殖亦会产生愈强的抑制。 （2）组织细胞培养生产紫杉醇尚未达到产业化应用水平，主要问题 是细胞培养物生长速度慢,有效物质含量、成调节体内的免疫功能，通过作用 于巨噬细胞，导致癌坏死因子TNF-α受体（TNFR)的减少以及TNF-α的 释放，还可以促进白细胞介质IL-1等及干扰素IFN-α、IFB-β的释放，对 癌细胞起杀伤或抑制作用。
紫杉醇的发现及发展.pptx
FDA批准，把紫杉醇推上市场，商品名泰素Taxol
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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
从总体上看， 对天然药物紫 杉醇的化学全 合成方法路径 太长、合成步 骤太多，不仅 需要使用昂贵 的化学试剂， 而且反应条件 极难控制，收 率也偏低（最 高产率不超过 2%），因此 不适合工业化 生产。
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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。
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分离过程
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快速发展
发展大事记：发现 之后的快速发展
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❖ 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Ⅰ和Ⅱ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，美国百时美施贵宝公司获得了美国癌症
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！
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❖结合位点：β-微管 蛋白亚基（N-端第31 位氨基酸和217-231位 氨基酸结合位点）
紫杉醇的发展历程
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•
(三)．合成过程
• a．A环前体的合成：利用Diels-Alder反应可以高收率
的获得区域选择性的目标化合物。
• b．C环的合成
以硼酸酯为模板可以使二烯与亲二烯试剂在一个专一 的方向上加成，其区域选择性恰与目前C环所要求的 一致。
• C．合成过程－ABC三环体系的构建
将1，2位邻二醇羟基形成碳酸酯保护，4，20位形成 甲叉二氧基则可以促使9，10位二醛基在空间上相互 接近，使McMurry反应得以顺利进行。
通过上述合成步骤就会得到紫杉醇单体。
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六.紫杉醇的毒副作用
• 用紫杉醇治疗的有些病人出现严重的急性过敏反
应，使必要的治疗受到干扰或停止治疗。在临床 试验中，用紫杉醇治疗的少量病人出现明显的心 血管不良反应；包括心肌梗塞、房倾、轻度充血 性心衰、室性和室上性心动过速、窒性心律不齐 等。与紫杉醇有关的其它不良反应包括几乎所有 病人全部脱发；4％～30％的病人发生心粘膜炎； 最主要的是轻度恶心、呕吐和局部静脉炎（4％～ 64％）。这些受年龄、以往的治疗或接受紫杉醇 总药剂量的影响.
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二.紫杉醇的作用机理及代谢
• 紫杉醇是二萜类化合物,为白色结晶性粉末,相对分子质量
为853.9，熔点为213～216℃,无臭，无味,具有高度亲脂 性,在甲醇、乙醇、氯仿中溶解，在乙醚中微溶，在水中 几乎不溶。紫杉醇特异作用于细胞周期的G2期和M期，使 微管在有丝分裂时不能形成纺锤体和纺锤体丝，阻止肿瘤 细胞的分裂和繁殖。紫杉醇也作用于巨噬细胞上的肿瘤坏 死因子（TNF）受体，促使释放白细胞介素、干扰素，对 肿瘤细胞起杀伤或抑制作用。
紫杉醇的发现及发展
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分离纯化
❖超临界提取 ,然后经己烷脱脂, 氯 仿萃取
❖HPLC ❖梯度洗脱
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紫杉醇的应用研究
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紫杉醇药物的发展趋势
❖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。 ❖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。
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胺（β-lactam ，3 ）进行偶联反应加上侧链，最终得到 目标产物紫杉醇。
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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
作，其中有六个团队成功完成并发表了他们的研究成果：
1）Holton全合成路线（1994）：
此
路
线
经
历
37
步 ， 产 率 为
0.1%
16
化学全合成：
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
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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
紫杉醇的发现历程
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三.紫杉醇的来源
• (一).红豆杉属植物中含有 ).红豆杉属植物中含有
紫杉醇，在目前发现的所 有含紫杉醉的红豆杉属植 物中仍以欧洲短叶红豆一 中含量最高（0.069 中含量最高（0.069％）， 0.069％）， 而最低含量只有 0 003％， 003％， 约从 38 000棵紫杉树中方 000棵紫杉树中方 可分离提纯得到 99％纯度 99％纯度 的紫杉醇约 25kg，对于成 25kg，对于成 树：树皮>树叶>树根> 树：树皮>树叶>树根>树 干>种子>心材。 种子>
六.紫杉醇的毒副作用
• 用紫杉醇治疗的有些病人出现严重的急性过敏反
应 ， 使必要的治疗受到干扰或停止治疗。 在临床 使必要的治疗受到干扰或停止治疗 。 试验中， 试验中 ， 用紫杉醇治疗的少量病人出现明显的心 血管不良反应；包括心肌梗塞 、 房倾、 轻度充血 血管不良反应；包括心肌梗塞、 房倾 、 性心衰、 室性和室上性心动过速、 性心衰 、 室性和室上性心动过速 、 窒性心律不齐 等 。 与紫杉醇有关的其它不良反应包括几乎所有 病人全部脱发；4 病人全部脱发；4％～30％的病人发生心粘膜炎； 30％ 最主要的是轻度恶心、呕吐和局部静脉炎（ 最主要的是轻度恶心、呕吐和局部静脉炎（4％～ 64％ ） 。 这些受年龄 、 以往的治疗或接受紫杉醇 64％ 这些受年龄、 总药剂量的影响. 总药剂量的影响.
• 紫杉醇是从红豆杉科红豆杉属植物树皮、 ( 二 ). 紫杉醇是从红豆杉科红豆杉属植物树皮 、 针 叶中分离出的一种四环二硝酸胺类化合物． 叶中分离出的一种四环二硝酸胺类化合物 ． 它能 有效地治疗晚期卵巢癌， 乳腺癌和其它癌症， 有效地治疗晚期卵巢癌 ， 乳腺癌和其它癌症 ， 被 称为是过去几十年中发现的最好的抗癌药物。 称为是过去几十年中发现的最好的抗癌药物 。 1992年,美国FDA正式批准紫杉醇作为治疗晚期卵 巢癌的新抗癌药物（ 巢癌的新抗癌药物 （商品名为 Pach － taxel ） 。 就 目前研究结果表明,紫杉醇的主要来源仍是紫杉树 皮 ， 这种常绿乔木生长十分缓慢 ， 大规模的砍伐 这种常绿乔木生长十分缓慢， 必然严重破坏植物资源． 必然严重破坏植物资源 ． 而有机化学家们关于紫 杉醇的全合成研究虽已在实验室获得成功， 杉醇的全合成研究虽已在实验室获得成功 ， 但从 大规模生产的角度考虑仍是不可行的.
Hale Waihona Puke 五.紫杉醇的全合成（一）．结构分析 紫杉醇的分子结构复杂，其全合成的挑战 性在于：特殊的三环［6＋8＋6］碳架、存 性在于：特殊的三环［6 在的桥头双性以及过多的含氧取代。除此 之外分子中还有一些对外界条件敏感的基 因，如环氧丙烷在亲核条件下的开环和7 因，如环氧丙烷在亲核条件下的开环和7位 羟基在碱性环境中发生异构化等。
二.紫杉醇的作用机理及代谢
• 紫杉醇是二萜类化合物,为白色结晶性粉末,相对分子质量 紫杉醇是二萜类化合物,为白色结晶性粉末,
为 853.9 ， 熔点为 213～ 216℃, 无臭 ， 无味, 具有高度亲脂 853. 熔点为213 ～ 216℃ 无臭， 无味 , 性 , 在甲醇 、 乙醇 、 氯仿中溶解 ， 在乙醚中微溶 ， 在水中 在甲醇、 乙醇、 氯仿中溶解， 在乙醚中微溶， 几乎不溶。紫杉醇特异作用于细胞周期的G 期和M 几乎不溶。紫杉醇特异作用于细胞周期的G2期和M期，使 微管在有丝分裂时不能形成纺锤体和纺锤体丝， 微管在有丝分裂时不能形成纺锤体和纺锤体丝，阻止肿瘤 细胞的分裂和繁殖。 细胞的分裂和繁殖。紫杉醇也作用于巨噬细胞上的肿瘤坏 死因子（TNF）受体，促使释放白细胞介素、干扰素， 死因子（TNF）受体，促使释放白细胞介素、干扰素，对 肿瘤细胞起杀伤或抑制作用。 肿瘤细胞起杀伤或抑制作用。 紫杉醇的代谢符合非线性饱和分布及排除的二室模型。 紫杉醇的代谢符合非线性饱和分布及排除的二室模型。有 学者发现， 紫杉醇助溶剂学者发现 ， 紫杉醇助溶剂 - 聚氧乙烯蓖麻油可能是致非线 性药代动力学的物质。进入血中的紫杉醇，90% 性药代动力学的物质。进入血中的紫杉醇，90%与血浆蛋 白或组织蛋白结合， 特异性的在肝脏微粒体酶P 450中转 白或组织蛋白结合 ， 特异性的在肝脏微粒体酶P-450中转 化成无毒产物6 ,β-羟基紫杉醇，这是一条重要的解毒途径。 化成无毒产物6 ,β-羟基紫杉醇，这是一条重要的解毒途径。 紫杉醇投药量的25%经胆管排泄和羟化代谢，48小时内， 紫杉醇投药量的25%经胆管排泄和羟化代谢，48小时内， 4.3%～6.6%的紫杉醇以原形从尿中排出。所以，肾脏不 的紫杉醇以原形从尿中排出。所以， 是紫杉醇主要的排泄途径。 是紫杉醇主要的排泄途径。
• （二）．细胞培养
• 解决紫杉醇资源短缺的途径是组织培养技术。
虽然这一生物技术已成功地应用于类似于胰岛 素这样的蛋白质的生物合成，但在紫杉醇上的 应用却是在90年代才开始发展的。目前红豆 应用却是在90年代才开始发展的。目前红豆 杉愈伤组织诱导与培养技术已经成熟，诱导愈 伤组织的基本培养基，激素种类和浓度，外植 体类型，培养条件等因素和培养程序都已经确 定.
• (三).目前有关紫杉醇的研究主要集中在以下3个方面： ).目前有关紫杉醇的研究主要集中在以下3
1. 从红豆杉属植物中寻找与紫杉醇具有相似活性的紫 杉类化合物或可供半合成的天然产物 2. 非天然获取紫杉醇的方法研究： （1）含量较高的具有紫杉醇骨架的天然产物进行半合 成； （2）全合成研究，致力于寻找更经济可行的合成路线； （3）细胞培养方法． 3．紫杉醇及其类似物的构效关系研究，包括药效基团 的寻找及作用机制的研究. 的寻找及作用机制的研究.
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(三)．合成过程
• a．A环前体的合成：利用Diels-Alder反应可以高收率 环前体的合成：利用Diels-Alder反应可以高收率
的获得区域选择性的目标化合物。
• b．C环的合成
以硼酸酯为模板可以使二烯与亲二烯试剂在一个专一 的方向上加成，其区域选择性恰与目前C 的方向上加成，其区域选择性恰与目前C环所要求的 一致。
• C．合成过程－ABC三环体系的构建 ．合成过程－ABC三环体系的构建
将1，2位邻二醇羟基形成碳酸酯保护，4，20位形成 位邻二醇羟基形成碳酸酯保护，4 20位形成 甲叉二氧基则可以促使9 10位二醛基在空间上相互 甲叉二氧基则可以促使9，10位二醛基在空间上相互 接近，使McMurry反应得以顺利进行。 接近，使McMurry反应得以顺利进行。
四.获取
（一）. （一）.天然提取分离 紫杉醇是从红豆杉属植物中分离获得的、具有紫 衫烷独特骨架的二萜类化合物、由于其良好的抗 癌活性和独特的作用机理而受到广泛关注。目前 市售的紫杉醇多从天然或栽培红豆杉的树皮或枝 叶中直接提取得到，主要方法有: 叶中直接提取得到，主要方法有: 提取——有机溶剂初步浸提、组织膜渗透、固相 提取——有机溶剂初步浸提、组织膜渗透、固相 提取法、超临界流体提取法； 分离精制——柱层析法、薄层色谱法、沉淀法、 分离精制——柱层析法、薄层色谱法、沉淀法、 树脂吸附分离法、化学反应法。
紫杉醇 Paclitaxel
一.紫杉醇的发展史
• 1971年，Wanj及其同事从欧洲短叶红豆杉中分离得到一
种具有细胞毒性的新化合物，命名为紫杉醇(Paclltaxel， 现已商品化，其注册名为Taxol)，药理实验证明，它具广 谱抗癌作用，但由于其天然含量极低，故而在当时并未引 起人们的注意，直到1977年，HorwitZ博士发现其抗癌机 理在于能够与微管蛋白结合，促进微管蛋白聚合装配成微 管二聚体，从而抑制细胞中微管的正常生理解聚，使细胞 有丝分裂停止在G2期及M期，阻止了癌细胞的快速繁殖， 这一机理与上述纺锤体毒性的抗癌药物（如长春新碱与秋 水仙碱）的作用机制恰好相反，从而引起随后20多年关于 该属植物的广泛研究。
七.紫杉醇的发展前景
• 从红豆杉树根、树皮、树叶中提的紫杉醇，是目
前世界上最好的抗癌药物之一，是国际市场最畅 销、最热门的抗癌新药。美国食品与药物管理局 早在1992年12月就正式批准杉醇应用于临床。美 早在1992年12月就正式批准杉醇应用于临床。美 国专家认为：紫杉醇是人类未来20年最有效的抗 国专家认为：紫杉醇是人类未来20年最有效的抗 癌药物。红豆杉备受我国专家青睐，把它纳入最 有开发价值的植物“排行榜” 有开发价值的植物“排行榜”。据调查，全球每 年紫杉醇的需求量为二千四百至四千八百公斤， 而目前，每年销售量仅为七百公斤左右，产品供 不应求，在今后十年内仍将以百分之二十以上的 速度增长。
d．D环的合成 D环是一个含氧原子的四元环，张力较大，一般 难以合成。由于D环的不稳定性I 难以合成。由于D环的不稳定性I一O键易断裂， 所以在A BI环形成之后进行合成。首先，利用 所以在A、BI环形成之后进行合成。首先，利用 硼氢化一氧化反应在Q 硼氢化一氧化反应在Q位引人氧，然后转化成三 氯乙酸酯，然后用樟脑磺酸（CSA）除去三甲硅 氯乙酸酯，然后用樟脑磺酸（CSA）除去三甲硅 基，使h位的羟基对Q 基，使h位的羟基对Q位发生分子内科亲核取代 反应形成D 反应形成D环，令人吃惊的是反应进行得相当好， 且产物的立体构型符合要求。 通过上述合成步骤就会得到紫杉醇单体。
（二）. （二）.合成策略 • 紫杉醇的全合成总策略为：紫杉醇的
全合成是以D 反应完成A环和C 全合成是以D-A反应完成A环和C环两部 分的合成，在经过Shapiro和 分的合成，在经过Shapiro和McMurry 两个关键性的C 键联接来构建ABC三 两个关键性的C-C键联接来构建ABC三 环骨架体系，在此基础上合成不稳定 的环氧丙烷，然后通过成熟的半合成 方法联接上13－酯侧链而完成整个分 方法联接上13－酯侧链而完成整个分 子的合成。