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目前，全球每年大约死于癌症的病人在630万人左右，仅美国、欧洲、日本每年就在400万人左右。治疗这些病人每年大约消耗1500~2500千克紫杉醇。

一位研究紫杉醇的美国专家说，即使将世界上现有的红豆杉全部砍伐，所提取的紫杉醇也只能挽救12.5万名癌症患者的生命。

紫杉醇是什么？为什么紫杉醇能抗癌？如何解决紫杉醇数量不够的问题？

| 紫杉醇是什么？

紫杉醇，别名红豆杉醇，是目前已发现的优秀天然抗癌药物，在临床上已经广泛用于乳腺癌、卵巢癌和部分头颈癌和肺癌的治疗。

紫杉醇作为一个具有抗癌活性的二萜生物碱类化合物，其新颖复杂的化学结构、广泛而显著的生物活性、全新独特的作用机制、奇缺的自然资源使其受到了植物学家、化学家、药理学家、分子生物学家的极大青睐，使其成为20 世纪下半叶举世瞩目的抗癌明星和研究重点。



| 紫杉醇如何抗癌？

紫杉醇抗癌，要从微管蛋白说起。微管蛋白是细胞体内重要的物质，存在两种形态——细胞正常时微管蛋白和细胞分裂时形成的微管蛋白二聚体。微管蛋白不断发生着组装和降解，才能让细胞正常进行分裂活动。

紫杉醇的作用便是促进微管蛋白聚合形成二聚体，同时防止二聚体构成的微管解聚。也就是说，紫杉醇会让细胞在分裂过程中被“卡住”，细胞就会停止分裂，进而发生凋亡。本来可以无限分裂增殖的癌细胞被按下了暂停键，紫杉醇的抗癌作用也就得到发挥了。同时，紫杉醇不光对癌症细胞起作用，也能对正常分裂的细胞起作用。

为了降低其副作用，目前通常采用紫杉醇包埋靶向药物载体的方式对癌症部位进行靶向治疗，有效减少对机体其他正常分裂细胞的副作用。



| 紫杉醇如何合成？

紫杉醇在自然界中含量少、不易得，在树皮中含量约为0.004%，并且含量随季节、产地及采集部位的不同而波动。上述特点一度成为其后续研究和生产的主要限制因素之一。

面对紫杉醇原料供应的两难之境，各个领域的科学家开始进行不同的尝试。一开始采用的是化学全合成和半合成，但实操过程都存在不少问题，比如合成步骤过长、费用昂贵、成本不可控等等。

光靠化学合成、半合成紫杉醇会存在各种问题，那么能否通过发酵、细胞培养等生物手段完成紫杉醇的原料供给呢？

在1993年，研究者发现紫杉醇是由生活在紫杉上的一种内生真菌产生，这一重大发现表明可以在特定的培养基中产生紫杉醇及相关烃合物。大量科学家投入研究，陆续发现了一系列能够产生紫杉醇的内生真菌。

随着生物技术的不断进步，不起眼的微生物在合成紫杉醇上起到了越来越重要的作用，尤其是利用合成生物学的方法。这个思路就是将能产该化合物的途径给“挖过来”安装在如大肠菌株等工程菌株进行生产。

2001年，Huang QL等人将紫杉醇前体的紫杉醇二烯合成途径的相关基因导入到大肠杆菌系统中，相关基因成功在大肠杆菌体内表达，其产量为1.3 mg/L的紫杉醇二烯。之后，酵母系统也成功表达并能够生产紫杉醇二烯，到目前为止，最高的异源紫杉二烯产量为大肠杆菌的1.02g/L和酿酒酵母72.8 mg/L。

这些结果都表明将紫杉醇合成途径导入到大肠杆菌、酵母等工程菌株中是具有实操性和发展潜力的，这种相关基因异源表达的方法也是目前主流研究紫杉醇生物合成的方法。

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