紫杉醇的发现及发展.pptx
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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。
21
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。
23
❖ 细胞悬浮培养：培养基为含1ppm的2，4-D、0.05ppm 的KT及10%椰乳的B-5培养基
❖ 红豆杉细胞大量培养：培养基与悬浮细胞培养基相 同。在反应器中加入培养液，灭菌后冷却至室温， 接种已经培养30天的悬浮培养细胞，接种量按干细 胞1到2克每升，在25摄氏度下，培养30天，待收获 细胞。
紫杉醇药物的发现及发展
1
主要内容
❖紫杉醇简介 ❖紫杉醇应用现状及前景 ❖紫杉醇的发现历程 ❖几种获取紫杉醇的途径 ❖紫杉醇的应用研究 ❖紫杉醇药物的发展趋势
2
紫杉醇简介
3D model and chemical structure of Taxol (Paclitaxel)
3
紫杉醇简介
❖ 紫杉醇（Paclitaxel，Taxol，太平洋紫杉醇）是 细胞有丝分裂抑制剂，被用于癌症治疗（主要是 卵巢癌和乳ຫໍສະໝຸດ Baidu癌）。
❖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）
❖主要作用：导致细胞 周期停滞；诱导细胞 凋亡；LPS活性
5
紫杉醇应用现状及前景
❖ 治疗卵巢癌、乳腺癌的首选药物，对白血病、肺 癌、脑癌、直肠癌等疗效也显著，并且毒性试验 表明它的毒副作用很小，是目前最好的天然抗癌 药物之一。
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
10
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
国际紫杉醇原料药需求走势图（单位：6公斤）
紫杉醇的发现历程
❖1960年，Dr. Jonathan L. Hartwell, NCI.开启 了从植物中筛选抗肿瘤活性成分项目；
❖ 从样品中发现了一些具有9KB细胞毒性； ❖RTI（Research Triangle Institute）研究T.
brevifolia ❖ 1966年6月，纯组分的分离以及一些物理常数
1
愈伤组织培养
2
愈伤组织的继代培养
3
悬浮细胞培养
4
细胞大量培养
22
❖ 红豆杉外植体的处理：用自来水充分洗净，再用 70%乙醇冲洗表面后切成小块，在70%乙醇中浸泡2 分钟，再转移至0.1%升汞溶液中浸泡20分钟，然后 用无菌水冲洗4到5次，备用。
❖ 愈伤组织诱导及培养：将上述无菌红豆杉嫩茎小块 组织接种于含2ppm的2，4-D、0.5ppm的KT及10%椰 乳的MS培养基中，于25摄氏度的二氧化碳培养箱中 培养40天，PH5.8,即可形成小的愈伤组织块，然后 每隔30天进行一次移植继代培养。每次移植继代培 养均取一块愈伤组织，不另其混杂，如此多次移植 继代培养即可获得多个愈伤组织无性系。
12
化学半合成
首次报道的是Denis等提出的半合成路线：
13
全合成策略：
1：线性战略，由A环到ABC环或由C环到ABC环 2：会聚战略：由A环和C环会聚合成ABC环。
14
全合成策略：
所有的合成路线都是通过若干步反应后得到含有紫杉醇的
母核结构的化合物即Baccatin III, 最后再与 Ojima内酰
最终产率约为0.01%
17
化学全合成：
3）Danishefsky全合成路线（1996）：
18
19
已知最短全合成路
整个路线37步，是
线。
4.Wender全合成路线--1997：
化学全合成：
20
5. Kuwajima全合成路线--1998：
化学全合成：
化学全合成：6）Mukaiyama全合成路线（1998）：
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。
15
此路线经历37步，产率为0.1%
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）：
16
化学全合成：
2）Nicolaou全合成路线（1994）：
7
分离过程
8
快速发展
发展大事记：发现 之后的快速发展
9
❖ 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
❖ 来源：红豆杉科植物红豆杉的干燥根、枝叶以及 树皮。
❖ 抗癌机制：有丝分裂中的微管抑制剂，具有聚合 和稳定细胞内微管的作用，致使快速分裂的肿瘤 细胞在有丝分裂阶段被牢牢固定，使微管不再分 开，可阻断细胞于细胞周期之G2与M期，使癌细胞 复制受阻断而死亡 。
4
简要机理
❖作用机理：阻滞肿瘤 细胞有丝分裂
❖ 红豆杉生长十分缓慢，上百年才能成材，而我国 20世纪90年代曾大肆砍伐，使野生红豆杉几乎遭 受灭顶之灾，其树皮价格当时也仅仅5元每公斤！
❖ 所以，对于提取紫杉醇作为来源而言，对于生态 的破坏非常严重，另外，红豆杉作为一种再生时 间比较长的植物，其总量是非常有限的，所以采 用其他方式进行替代是非常重要的，现在主要的 替代方法是利用红豆杉的枝叶等可再生的资源， 进行提取紫杉醇前体，进行半合成；还有就是利 用细菌真菌等进行生物合成的方法。
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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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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❖ 细胞悬浮培养：培养基为含1ppm的2，4-D、0.05ppm 的KT及10%椰乳的B-5培养基
❖ 红豆杉细胞大量培养：培养基与悬浮细胞培养基相 同。在反应器中加入培养液，灭菌后冷却至室温， 接种已经培养30天的悬浮培养细胞，接种量按干细 胞1到2克每升，在25摄氏度下，培养30天，待收获 细胞。
紫杉醇药物的发现及发展
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主要内容
❖紫杉醇简介 ❖紫杉醇应用现状及前景 ❖紫杉醇的发现历程 ❖几种获取紫杉醇的途径 ❖紫杉醇的应用研究 ❖紫杉醇药物的发展趋势
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紫杉醇简介
3D model and chemical structure of Taxol (Paclitaxel)
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紫杉醇简介
❖ 紫杉醇（Paclitaxel，Taxol，太平洋紫杉醇）是 细胞有丝分裂抑制剂，被用于癌症治疗（主要是 卵巢癌和乳ຫໍສະໝຸດ Baidu癌）。
❖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）
❖主要作用：导致细胞 周期停滞；诱导细胞 凋亡；LPS活性
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紫杉醇应用现状及前景
❖ 治疗卵巢癌、乳腺癌的首选药物，对白血病、肺 癌、脑癌、直肠癌等疗效也显著，并且毒性试验 表明它的毒副作用很小，是目前最好的天然抗癌 药物之一。
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
国际紫杉醇原料药需求走势图（单位：6公斤）
紫杉醇的发现历程
❖1960年，Dr. Jonathan L. Hartwell, NCI.开启 了从植物中筛选抗肿瘤活性成分项目；
❖ 从样品中发现了一些具有9KB细胞毒性； ❖RTI（Research Triangle Institute）研究T.
brevifolia ❖ 1966年6月，纯组分的分离以及一些物理常数
1
愈伤组织培养
2
愈伤组织的继代培养
3
悬浮细胞培养
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细胞大量培养
22
❖ 红豆杉外植体的处理：用自来水充分洗净，再用 70%乙醇冲洗表面后切成小块，在70%乙醇中浸泡2 分钟，再转移至0.1%升汞溶液中浸泡20分钟，然后 用无菌水冲洗4到5次，备用。
❖ 愈伤组织诱导及培养：将上述无菌红豆杉嫩茎小块 组织接种于含2ppm的2，4-D、0.5ppm的KT及10%椰 乳的MS培养基中，于25摄氏度的二氧化碳培养箱中 培养40天，PH5.8,即可形成小的愈伤组织块，然后 每隔30天进行一次移植继代培养。每次移植继代培 养均取一块愈伤组织，不另其混杂，如此多次移植 继代培养即可获得多个愈伤组织无性系。
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化学半合成
首次报道的是Denis等提出的半合成路线：
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全合成策略：
1：线性战略，由A环到ABC环或由C环到ABC环 2：会聚战略：由A环和C环会聚合成ABC环。
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全合成策略：
所有的合成路线都是通过若干步反应后得到含有紫杉醇的
母核结构的化合物即Baccatin III, 最后再与 Ojima内酰
最终产率约为0.01%
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化学全合成：
3）Danishefsky全合成路线（1996）：
18
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已知最短全合成路
整个路线37步，是
线。
4.Wender全合成路线--1997：
化学全合成：
20
5. Kuwajima全合成路线--1998：
化学全合成：
化学全合成：6）Mukaiyama全合成路线（1998）：
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。
15
此路线经历37步，产率为0.1%
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）：
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化学全合成：
2）Nicolaou全合成路线（1994）：
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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
❖ 来源：红豆杉科植物红豆杉的干燥根、枝叶以及 树皮。
❖ 抗癌机制：有丝分裂中的微管抑制剂，具有聚合 和稳定细胞内微管的作用，致使快速分裂的肿瘤 细胞在有丝分裂阶段被牢牢固定，使微管不再分 开，可阻断细胞于细胞周期之G2与M期，使癌细胞 复制受阻断而死亡 。
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简要机理
❖作用机理：阻滞肿瘤 细胞有丝分裂
❖ 红豆杉生长十分缓慢，上百年才能成材，而我国 20世纪90年代曾大肆砍伐，使野生红豆杉几乎遭 受灭顶之灾，其树皮价格当时也仅仅5元每公斤！
❖ 所以，对于提取紫杉醇作为来源而言，对于生态 的破坏非常严重，另外，红豆杉作为一种再生时 间比较长的植物，其总量是非常有限的，所以采 用其他方式进行替代是非常重要的，现在主要的 替代方法是利用红豆杉的枝叶等可再生的资源， 进行提取紫杉醇前体，进行半合成；还有就是利 用细菌真菌等进行生物合成的方法。
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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