紫杉醇 生物制药技术[研究知识]

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• （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.
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三.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。
• 紫杉醇的全合成总策略为：紫杉醇的全合 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McMurry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 而完成整个分子的合成。
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(三)合成过程
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• (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．它能
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。 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（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
（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.
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wenku.baidu.com.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。
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• 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一O键 易断裂，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环，令
紫杉醇
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一.紫杉醇的来源
• (一).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％），而最低 含量只有 0 003％，约 从 38 000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：树皮>树叶> 树根>树干>种子>心材。
• 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。
• 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-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%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 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， 4.3%～6.6%的紫杉醇以原形从尿中排出。所以，肾脏不 是紫杉醇主要的排泄途径。
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
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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.
伐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，但 从大规模生产的角度考虑仍是不可行的.
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• (三).目前有关紫杉醇的研究主要集中在以下3个方面：
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：
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四.获取
• （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: 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、 树脂吸附分离法、化学反应法。
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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 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位 羟基在碱性环境中发生异构化等。
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（二）合成策略