天然抗癌活性成分"紫杉醇"的故事

天然抗癌活性成分"紫杉醇"的故事

说到紫杉醇,就不得不提到一种第四季冰川遗留下来的古老孑遗树种,被誉为“植物黄金”的红豆杉了,这种古老的树种在地球上已有250万年的历史,是已知的世界上最为古老的树种之一,当之无愧的“活化石”。

紫杉醇就是从这种植物的树皮及树叶中提取出来的,提取工艺及其复杂,不溶于水和酒精,含量非常的低,从30吨干树皮中,才能提取出100g,也就是二两的紫杉醇。虽然其化学全合成已经在实验室完成,但是由于涉及工序众多,反应条件苛刻,成本高昂,收率低。因此,目前仍然无法通过化学全合成来实现工业化生产,这也使得其价格非常的高。

那么,这看似普普通通的植物,人们是如何发现它蕴含的如此神奇抗癌活性成分的呢?

这要从1955年说起,1955年美国国家癌症所(NCI)成立了国家癌症化疗服务中心(CCNSC),1958年开始从植物中大规模的从植物中筛选抗癌有效活性成分。两年内后NCI委托美国农业部(USDA)的植物学家向CCNSC提供了1000种植物供抗癌药物的筛选,到了1980年,也就是20多年的时间里,NCI为找到治疗癌症的有效活性成分,曾对世界上35000多种植物的提取物进行了活性评价,在这个庞大的筛选工程中,紫杉醇被找到了。

其实,天然药物的开发都是一个漫长的过程,早在1856年 ,人们就从红豆杉枝叶中分离得到了一种有毒成分“taxine”,只是当时的鉴定水平有限,并不知道“taxine”其实是混合物。直到100 多年以后才发现“taxine”包括2~3 个主要成分以及若干微量成分,其中量较大的几个化合物经鉴定发现均是紫杉烷类(taxanes)二萜类化合物。后续又对紫杉烷类进行了长达20多年的研究依旧没有什么进展。

直到1962 年8 月21 日,就职于美国农业部的植物学家Barclay 博士和3 个研究生一起从位于美国华盛顿的吉福德国家森林公园内发现了太平洋红豆杉Taxus brevifolia Nutt,并从中分离得到了红豆杉树皮样品的提取物(NSC670549),并论证了该物质对人口腔表皮样癌(KB)细胞有细胞毒性,这让他们兴奋不已,是不是意味着这个粗提物中含有某种抗癌活性成分呢?于是他们又回到原地去采集了一些红豆杉的树皮,寄到了当时发现中国喜树中含有喜树碱的Wall博士及Wani博士手中,想利用他们在提取喜树碱的经验,对NSC670549粗提物进一步研究。

两位博士果然不负众望,在1966年的9月发现并分离出了有抗癌活性的物质K172,当时发现时收率非常的低,仅有0.004%,又经过了大半年时间,得到了k172的晶体,但仍然不知道其结构,只知道它含有一个醇羟基“ol”而红豆杉的名字为“tax”,因此,Wall博士将其命名为了紫杉醇(Taxol),这就是紫杉醇名字的由来。

 

 为了搞清楚k172晶体的化学结构式,Wall及Wani两位博士找到了当时杜克大学的晶体学家McPhail博士利用核磁共振及单晶衍射技术在世界范围内首次确认了该物质的化学结构式。

 

 然而,这仅仅只是紫杉醇故事的开始,关于这款抗癌神药还有着非常多可以跟大家分享的内容,为何它如此昂贵?,作为一款药物为何环保组织会盯上他?

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