紫杉醇的研究

紫杉醇的来源研究历史和药物研究进展

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摘要：紫杉醇是目前最新的具有很好疗效的抗癌药物，本文对自紫杉醇发现以来的研究历史和最新研究进展进行了简要的说明。

关键词：紫杉醇；历史；来源途径；前景

1 紫杉醇的研发历史

1.1紫杉醇及其抗肿瘤机理的发现

紫杉醇的研究最早溯源于1856年,德国科学家Lucas·H从欧洲红豆杉(T·baccata)的叶中提取到了粉末碱性物质,即紫杉碱(Taxine)[1]。但此后的100多年中进展缓慢,直到二十世纪六十年代光谱技术飞速发展后,才得以进行比较深入的研究。1963年,美国化学家M·C·Wani和MonreC·Wall从太平洋红豆杉(T·brevifolia)树皮中分离得到了紫杉醇的粗提物。1964年采用KB细胞毒性方法证实该粗提物对离体培养的鼠肿瘤细胞有很高的活性。1969年确定了该粗提物中对KB细胞具有毒性的有效成分是紫杉醇。1971年, Wall和Wani从太平洋紫杉树皮中分离出紫杉醇。同年,通过X射线衍射分析,确定了其化学结构为一种四环二萜化合物[2.3]。

在紫杉醇发现之后并未立刻引起人们重视,1975年发现它对黑色素瘤有很强的活性后, 1977年被确定为候选药物开始作临床前实验,随后发现紫杉醇对乳腺癌、结肠癌、支气管癌、卵巢囊性腺癌、子宫内膜癌等有很强活性, 1978年确定了紫杉醇的剂型,为临床试验奠定了基础[4.5]。

1979年,爱尔伯爱因斯坦(Alber·Einstein)医学院的Susan Horwitz及其同事发现和报道了“紫杉醇”具有独特的微管活性,具有多种抗肿瘤作用,它能与微管蛋白质结合,形成稳定的稳管束,并使其被解聚,将癌细胞停止在G2晚期或M期,抑制细胞复制,阻止癌细胞Z增殖。这一奇特的功效引起了NCI (美国国立癌研究所)的高度重视,促进了临床试验工作的进行[6]。

1.2紫杉醇临床试验与运用

美国于1980年完成了紫杉醇制剂研究,并开始毒理学研究和临床试验。紫杉醇I期临床试验始于1983年,在1983~1987年,确定了人类的最大耐受剂量和剂量限制毒性。开始时,病人有时发生严重的过敏反应—这主要是由于紫杉醇乳针中的助溶剂造成的。后来发现降低滴注速度可以减轻这种反应;紫杉醇的Ⅱ期临床试验(1988~1989)主要研究试验药物对各类患者的有效性,共进行了5组。II期临床试验结果表明:紫杉醇对晚期卵巢癌和转移性乳腺癌有明显的疗效,其中晚期卵巢癌的总响应率为56%、治愈率为15%,转移性乳腺癌总响应率为30%、治愈率为10%。此外,紫杉醇对非小细胞肺肿瘤、前列腺肿瘤、上胃肠道肿瘤和白血病也有一定的疗效; 1990年进入紫杉醇的III期临床试验,主要是确定剂量、给药时间和有效性试验,共进行了5次189名患者的III期临床和300名患者的附加临床试验。最终确定治疗应用每5ml含30mg紫杉醇的乳针(含助溶剂)加入葡萄糖盐水输液中,缓慢连续滴注24h,剂量为135mg·m-2, 3周为1个疗程[6]。

1991年NCI与美国百时美施贵宝(BMS)签署合作研制协议, 1992年NCI将紫杉醇转让给百时美施贵宝。美国FDA于1992年12月29日正式批准紫杉醇作为治疗晚期卵巢癌、肺癌、子宫癌等的治疗药物上市。美国癌症协会所长伯罗德(Brode)将紫杉醇誉为近15年

来发现的最主要的抗肿瘤新药。

紫杉醇作为一种广谱、高效、毒副作用小的抗癌药物,已在40多个国家应用,并在临床上广泛运用于治疗卵巢癌、子宫颈癌、乳腺癌、小细胞肺癌、非小细胞肺癌、胃癌、喉癌、肝癌、食道癌、膀胱癌等恶性肿瘤。近几年来,医学研究进一步发现紫杉醇除抗癌作用外,还有其他医疗效果[7.8]。它可用来治疗若干种慢性炎症性疾病,如风湿性关节炎、牛皮癣、湿疹等,这将大大增加紫杉醇的应用领域及销售量。

2 增加紫杉醇来源的途径

1993 年美国国立癌症研究所的癌症治疗部主任Chabner进行了初步统计，美国接受紫杉醇治疗的患者已从1.5万人增至5万人之多，而全世界应接受紫杉醇治疗的癌患人数应为几百万人至几千万人。每人1个疗程就需要2g紫杉醇纯品，平均每个患者至少需要十个以上的疗程，才能有明显的效果，即全世界目前的需求量每年就应有数十至数百吨紫杉醇纯品入药。寻找新的来源已成为主要的研究方向[9]。

2.1 红豆杉不同部位提取紫杉醇

目前主要通过红豆杉树皮提取生产紫杉醇，但这对野生资源无疑是一种破坏，红豆杉在世界范围内不仅含量少，而且生长缓慢，此种方法是不可取的。为了扩大紫杉醇来源，人们试图从红豆杉植株的其它部位提取紫杉醇。Keith Witherup测定了6种红豆杉枝叶和茎中的紫杉醇含量发现T. media cv. Hicksii, T. Canadensis, T. cuspidate cv.Capitata和T. brevifolia四种红豆杉的针叶中紫杉醇含量较高[7]；Tett-Neto A. G. 报道了T. cuspidata植株不同部位的紫杉醇含量，其中树皮、幼叶和嫩茎中的紫杉醇含量与T.brevifolia树皮中的相当或略高；梁敬钰等通过对云南红豆杉根的化学成份研究，发现在根部含有新的紫杉烷类化合物；另据Raj Atalla 研究，心材也含有紫杉醇，但与叶一样，含量较低。以太平洋红豆杉为例，其心材紫杉醇含量只有树皮的1％，但心材产量高，因此所得紫杉醇总量较树皮高100倍[9]。

最近，Carver发现，若按叶含量5×10-5树皮含量2×10-4计，那么,一棵树从叶和树皮所得紫杉醇含量接近或相当。况且，针叶的再生力强，采集针叶对树的生命不会有大的影响。最近，Carver还宣布，他所在的公司已研究了一种从红豆杉针叶分离紫杉醇和有关前体的工艺，并申请了专利，据称这一工艺不仅得到的紫杉醇纯度高，而且速度也很快。由此可见，由针叶中提取紫杉醇是一举两得的方法，应引起足够的重视[9]。

2.2 优良育种、人工栽培

为弥补天然资源的奇缺，国内外的工作人员又开始了红豆杉树木的扦插、育苗的繁殖技术的研究，并取得了显著的成就。红豆杉属幼苗的扦插、育苗的繁殖一般通过优株选择、品系匹配、控制授粉进行良种选育，提供高生长量、高紫杉醇含量的杂交种苗。美国BMS 公司建立了红豆杉种植园，规模栽种约400万株幼苗，计划陆续再建200万株的种植园；宾西法尼亚大学国家天然产物技术开发中心已筛选出了高紫杉醇含量的植株供人工栽培，并开发了大量提取紫杉醇工艺；美国农业部和密西西大学等已联合计划栽培，其规模已达到数百万株，该树种为一杂交种，即Taxus media Hicksii，系灌木型，容易栽培，枝叶繁茂，生长迅速，栽后3～5年即可收割，适应性很强[9]。

中国也已开始了红豆杉人工栽培的研究，据资料表明此项研究已开展了近10年，低海拔乃至温带地区均可做到人工扦插，加上密植技术的成功，使生长量大大提高，同时生长速度每年达到30～40cm。如黑龙江省韦河林业局的王志国等人进行的东北红豆衫的扦插育