抗癌药物紫杉醇的最新研究进展

紫杉醇简介
理化性质

Ph3
O C6H5
Ph2
C6H5 O N H
3' 2' 1'
18 12
AcO
11
10 9 17 2 16
O19
8 3
OH
6 5 20 O
O C6H5
Fra Baidu bibliotekOH
Ph1
13 15 14 1
H
4
7

HO O O
H AcO
英文名：Paclitaxel, Taxol® or TM 分子式：C47H51NO4 水溶性：0.7mg／ml 稳定性：


乙二醇（PEG）衍生物 聚甲基丙烯酸的共聚物 聚谷氨酸、聚天冬氨酸 衍生物
COCH2N(CH3)2.CH3SO3 H COCH2NSCH2COOH H H DHA
药效问题解决办法（二）
——紫杉醇药物输送体系

脂质体


药物包封于磷脂、胆固醇等类脂质中 靶向给药新剂型
提高靶向性，增加稳定性 提高药物的稳定性、生物相容性
药效问题
紫杉醇水溶性很差
0.77mM/L

使用增溶剂： 聚氧乙烯蓖麻油和无水乙醇
存在问题
稳定性和水溶性较差（7mm/L）
过敏反应 产生沉淀
药效问题解决办法（一）
——紫杉醇结构修饰和改造
红色：活性必需基团 蓝色：最易修饰基团
Kingston DGI. TIBTECH 1994,222-227
Seminar I
抗癌药物紫杉醇的 研究进展
导 师：杨 凌 研究员 报告人：胡 莹 2005年10月
内 容
紫杉醇简介 药用紫杉醇的药源问题 药用紫杉醇的药效(水溶性)问题 未来发展方向

紫杉醇简介

紫杉醇：二萜类化合物 最早由太平洋红豆杉Taxus brevifolia的树皮中分离 广泛用于治疗卵巢癌、乳腺癌 、非小细胞肺癌等十几种癌症 目前主要来源于红豆杉属植物

药源问题
•
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
树皮中Taxol含量:0.00001-0.069% 3000棵树=10吨树皮=1kg Taxol=500病人
药源问题解决办法（一）

人工栽培
采用种子繁殖、扦插等无性繁殖方 法快速、大面积人工繁育红豆杉幼 苗

药质体：药物通过共价键与脂质结合



环糊精包合

大分子结合物给药系统

利用单抗、白蛋白、球蛋白等能在肿瘤部位聚集的大分子与紫 杉醇结合(7-succinylpaclitaxel-HAS结合物) 提高靶向性、水溶性 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

聚合物（微囊、微球等）


Paclitaxel (Taxol)
pH4～8 稳定； pH <4较稳定； pH >8 易分解； 在特定条件下紫杉醇可被氧化， 但极难还原；
紫杉醇简介
紫杉醇研发过程
年 代
1958 1967 1968 1971
进
展 •NCI称其为过去 15年中开发的最 好的抗癌药物
NCI开始大规模植物药研发筛选 发现紫杉醇抗癌活性 从红豆杉中分离出紫杉醇 完成结构鉴定
紫杉醇简介
市场需求
30



抗癌一线用药 销售额年增长率5亿美元 理论需求量 2g /人, 500万人/年 1000kg/年 实际销量 350 kg/年 紫杉醇供需相差十分悬殊
25 20 15 10 5 0.8 0 3.4 14.8 12 6.6 18.2 20
25
1992 1994 1995 1998 1999 2000 2001 2002



敬请老师和同学批评指正 !
谢谢!
未来发展方向

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 Bristol-Myers Squibb公司获得2004总统绿色 化学挑战奖 - 植物细胞发酵萃取制造抗癌药物 Taxol 如何控制植物细胞生产紫杉醇的不稳定性是难 点之一
未来发展方向

药物安全性、生物相容性、耐药性

Mathew AE, Mejillano MR, Nath JP, et al. Synthesis and Evaluation of Some Water-soluble Prodrugs and Derivatives of Taxol with antitumor-activity. Journal of Medicinal Chemistry, 1992, 35 (1): 145-151
图2：国际紫杉醇销售额（亿美元）
1000 800 600 400 200 0 2000年 2002年 2004年 300 350 480 需求量 620 1000 780
图1：国际紫杉醇原料药需求走势图（单位：公斤）
紫杉醇开发的关键问题

上游产业——药源问题

下游制剂产业
药效（活性、水溶性） 安全性 生物相容性
参考文献

Ramesh Panchagnula, Pharmaceutical Aspects of Paclitaxel, International Journal of Pharmaceutics.1998(172)1-15. Oberlies NH, Kroll DJ Camptothecin and Taxol:Historic achievemetns in natural products research,Journal of Natural Products,2004 67 (2): 129-135 FEB He LF, Orr GA, Horwitz SB Novel molecules that interact with microtubules and have functional activity similar to Taxol (TM) Drug Discovery Today 2001 6 (22): 1153-1164 元英进 等 《抗癌新药紫杉醇和多烯紫杉醇》化学工业出版社，2002 Daniel Guenard, Francoise Gueritte-Voegelein, Taxol and Taxotere: Discovery, Chemistry, and Structure-Activity Relationships Acc. Chem. Res. 1993,26, 160-167
紫杉醇简介
独特的药理作用机制
3’位与 β-tubulin N末端的1-31氨基酸残基结合 2位与β-tubulin 217-233氨基酸结合 7位与β-tubulin Arg282结合
He LF, Orr GA, Horwitz SB drug Discovery Today 2001 :1153
1979
1983 1985
发表作用机制
临床Ⅰ试验 临床II期
•20世纪90年代抗 肿瘤药的三大成 就之一 •汤姆森科技桂冠 奖
1991
临床III期
1992 FDA批准上市 Ramesh Panchagnula, International Journal of Pharmaceutics.1998(172)1-15.
半合成
以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作为半合成原料获得 紫杉醇 新方法用10-DAT
优点：1、原料枝叶含量丰富、 提取相 对容易，充分利用再生资源 2、产率高 3、最具实用价值可以工业化生产 4、获取紫杉醇构效关系信息，进 行结构改造
缺点：合成过程相对复杂 （11步化学转化和7步分离）
药源问题解决办法（三）
毒性和药代动力学 耐药化合物研究 靶向药物的开发
参考文献

Kingston DGI. Taxol, a molecule for all seasons, Chemical Communications 2001,(10): 867-880

Arturo Battaglia, Carlo Bertucci, Ezio Bombardelli, etal. Synthesis and HAS binding characterisation of the water soluble 7succinylapaclitaxel, Eurpean Journal of Medicinal Chemistry,2003(38):383-389.

生物方法
组织和细胞培养
微生物发酵
优点：1、摆脱自然因素，可长期稳定 生长 2、适应市场、方便调节 3、成分简单，有利于分离纯化 4、成本低、生长周期短 5、为半合成提供原料 6、有望工业化生产 缺点：1、产量低、不稳定 2、工业化放大研究
生物合成
研究阶段
红豆杉生物合成途径基本明确 10种相关酶基因被克隆表达 利用基因工程手段改造红豆杉提高紫杉醇产量
8 3
OR2
6 5 20 O
丁二酸、戊二酸衍生物 氨基酸衍生物 N-甲基吡啶盐衍生物
R1 1 2 3 4 5
O C6H5
OR1
13 15 14 1
H
4
7
HO O O
H AcO

水溶性高分子支载的紫杉 醇前药

Prodrugs and Derivatives of Taxol
R2 H H COCH2N(CH3)2.CH 3SO3H COCH(NH2).CH2Ph H
药效问题解决办法（一）
——修饰紫杉醇开发水溶性前药

前药开发的要求 水溶液中稳定性 前药进入体内后，在发生次极代谢前，迅速转化为活性 原药
有价值的紫杉醇前药

小分子修饰的紫杉醇前药

O C6H5 N H
C6H5 O
3' 2' 1'
18 12
AcO
11
10 9 17 2 16
O19
优点：生长周期缩短 简便、直接

寻找红豆衫的替代物
从红豆杉非树皮部位提取 产紫杉醇的非红豆杉植物
缺点：1、紫杉醇含量低 生长缓慢 2、提取工艺复杂
药源问题解决办法（二）

化学合成
全合成
缺点：1、合成过程烦琐复杂，几十步 2、费用高，化学试剂昂贵 3、总收率太低（2%）
1994年获得成功 现有六种途径