发布时间：2024-11-08 12:09:45 来源: sp20241108
“我病了3年，4万块钱1瓶的药我吃了3年，房子吃没了，家人被我吃垮了。”电影《我不是药神》中一段话让不少人潸然泪下，吃不起的“天价救命药”背后是欧美制药企业对于专利技术的垄断。如何让更多人能够吃上“更便宜、更有效”的救命药？自主研发是关键。
为解决“明星抗癌药”紫杉醇生物合成的“卡脖子”难题，打破国外技术垄断，中国农业科学院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)联合北京大学、清华大学等国内外6家单位开展技术攻关，在国际上率先实现了紫杉醇的生物合成，有望解决“明星抗癌药”紫杉醇供应不足的问题。
前不久，国际学术期刊《科学》(Science)在线发表了闫建斌研究员与雷晓光教授等合作完成的最新研究成果，发现了紫杉醇生物合成途径中的两个缺失的关键酶，阐明了关键结构分子—紫杉烷氧杂环丁烷的形成机制，打通了紫杉醇生物合成途径。该研究成果标志着我国在紫杉醇合成生物学理论和技术上站在了世界领先地位。
“明星抗癌药”紫杉醇
在自然界中，存在一类天然产物药物，被广泛应用于癌症治疗、预防心血管疾病等，紫杉醇就是其中一种。作为一种高效、低毒、广谱的天然抗癌药物，紫杉醇因其药效显著和用途广泛，被誉为“明星抗癌药”，被广泛应用于乳腺癌、卵巢癌、肺癌、前列腺癌、食管癌、胃癌和大肠癌等多种癌症的临床治疗。
然而，天然紫杉醇来源稀缺且单一，仅能从珍稀濒危裸子植物红豆杉中提取，但红豆杉生长速度缓慢，极为稀少，素有“植物大熊猫”之称。不仅如此，紫杉醇在红豆杉植物中的含量极低，数千棵红豆杉中仅能提取出1公斤左右的紫杉醇，而治疗一名卵巢癌患者，需要十多株成长百年的红豆杉树。
那么，如何不依赖红豆杉，实现紫杉醇的生物合成？这是摆在全世界科学家面前的一个难题。
自20世纪80年代起，科学家便开始寻找一种可以替代天然提取紫杉醇的合成方法。1990年，美国率先研发出一条紫杉醇半合成路线，并迅速投入商业化生产，在此后的30余年内，全球上百个科研团队相继投入到紫杉醇的生物全合成研究中，但均未能实现突破。
中国科学院院士赵国屏就认为，紫杉醇是人类迄今为止开发的最有效的抗癌天然产物药物，其异常复杂的化学结构决定了生物合成途径解析的空前难度。
经过多年的探索，来自中国农业科学院深圳农业基因组研究所的闫建斌团队领衔解决了这一世界级难题，找到了一条无需消耗天然红豆杉资源、不依赖土壤种植的绿色可持续生产方法。
生物合成紫杉醇有多难
紫杉醇的生物合成途径高度复杂，涉及羟化、酰化、环氧化等多个生化反应和19个合成关键酶。
想要实现紫杉醇在异源系统中的生物合成，需要突破3个难点：一是找到紫杉醇关键生物合成酶；二是解析关键合成酶的催化机制；三是通过酶的组合实现异源重建生物合成路线。
自紫杉醇发现以来的半个世纪里，绝大多数紫杉醇合成相关基因均由欧美研究团队主导完成。最先进的紫杉醇提取技术、核心的红豆杉细胞生产技术和基因工程技术等，依然牢牢掌控在欧美制药公司的手中，如美国的百时美施贵宝公司、法国的赛诺菲公司等。
中国本土研究突破始于首张南方红豆杉基因组蓝图。2021年，中国农业科学院深圳农业基因组研究所的闫建斌团队领衔绘制了国际首张