第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)

紫杉醇是紅豆杉屬植物中的一種復(fù)雜的次生代謝產(chǎn)物，也是目前所了解的惟一一種可以促進(jìn)微管聚合和穩(wěn)定已聚合微管的藥物。同位素示蹤表明，紫杉醇只結(jié)合到聚合的微管上，不與未聚合的微管蛋白二聚體反應(yīng)。細(xì)胞接觸紫杉醇后會(huì)在細(xì)胞內(nèi)積累大量的微管，這些微管的積累干擾了細(xì)胞的各種功能，特別是使細(xì)胞分裂停止于有絲分裂期，阻斷了細(xì)胞的正常分裂。通過Ⅱ-Ⅲ臨床 研究 ，紫杉醇主要適用于卵巢癌和乳腺癌，對(duì)肺癌、大腸癌、黑色素瘤、頭頸部癌、淋巴瘤、腦瘤也都有一定療效。

目前抗癌藥的品種很多，作用機(jī)理也各有不同，用于卵巢癌和乳腺癌的一線治療藥主要有阿霉素、順鉑和環(huán)磷酰胺等，但這些藥物對(duì)難治的晚期轉(zhuǎn)移性卵巢癌或乳腺癌無治療作用。紫杉醇(Paclitaxel，Tax01)的問世填補(bǔ)了這一空白。紫杉醇系布邁施貴寶(BMS)公司從太平洋紫杉樹皮中提取分離并開發(fā)的一種天然的抗癌新藥。1992年末美國FDA首次批準(zhǔn)它用于其它化療藥難治的轉(zhuǎn)移性卵巢癌，后又批準(zhǔn)其用于鉑類藥物化療無效的晚期轉(zhuǎn)移性乳腺癌。目前已在美、英、加拿大、瑞典、奧地利等40多個(gè)國家上市。初步 研究 發(fā)現(xiàn)紫杉醇對(duì)其它癌癥如小細(xì)胞和非小細(xì)胞肺癌、惡性黑色素瘤、頭頸部癌等也有一定的療效。最新的動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果表明紫杉醇可預(yù)防囊腫形成，并可防止患有多囊腎的小鼠因尿毒癥死亡。紫杉醇與其它化療藥合并用藥治療食道癌、肝癌、膀胱癌、生殖細(xì)胞癌、白血病和淋巴癌的I、Ⅱ期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

第二節(jié) 發(fā)展歷程

早在1958年，美國國家癌癥 研究 所(NCI)組織化學(xué)、生態(tài)、藥理及臨床方面的專家對(duì)35000種等植物提取物進(jìn)行抗癌活性的篩選工作，于1963年，參加NCI篩選的目的ResearchTriangleInstitute的化學(xué)家MonneEWall和MCWani首次從紅豆杉的樹皮和木材中分離出了紅豆杉的粗提物，之后開始分離活性成分。1971年，MonneEWall和MCWani才同Duck大學(xué)的化學(xué)教授AndrewTMcphail一起利用X-射線 分析 確定了該活性成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并命名為"紫杉醇"(taxol)。

它的化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎，抗癌作用機(jī)理獨(dú)特。經(jīng)過臨床藥理和毒理實(shí)驗(yàn)，Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期臨床實(shí)驗(yàn)，證明紫杉醇對(duì)晚期卵巢癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌、黑色素瘤都有顯著療效，是近二十年發(fā)現(xiàn)的最具抗癌顯效的天然抗癌藥物之一。它對(duì)難治性卵巢癌和轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治愈率達(dá)33.7%有效率達(dá)75％以上，對(duì)治療前列癌、上胃腸癌、小細(xì)胞性和非小細(xì)胞性肺癌前景良好。美國國家腫瘤 研究 所（NCL）所長SamuelBroder博士預(yù)言："紫杉醇是人類發(fā)現(xiàn)的最有效的抗菌素癌藥物之一，是今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)使用的主要抗癌藥物"，"是晚期癌癥的最后一道防線"。1992年12月美國食品與藥物管理局（FDA）首次正式批準(zhǔn)了施貴寶公司生產(chǎn)的紫素注射液上市。1995年9月，中華人民共和國衛(wèi)生部頒發(fā)了新藥證書，對(duì)中國科學(xué)院藥物 研究 所研制紫杉醇注液"紫素"批準(zhǔn)生產(chǎn)。1995年中國醫(yī)藥科技十大新聞評(píng)選中，新藥"紫素"被當(dāng)選，并獲得衛(wèi)生部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

經(jīng)過不斷的探索，科學(xué)們發(fā)現(xiàn)紫杉醇藥物的臨床適用范圍不斷擴(kuò)大。除對(duì)卵巢癌．乳腺癌．非小細(xì)胞肺癌有較好的療效，對(duì)頭頸癌．食管癌、胃癌、膀胱癌、惡性黑色素瘤、惡性淋巴瘤有效。對(duì)其他惡性腫瘤的臨床前資料和以"泰素"（Taxanes）為基礎(chǔ)的聯(lián)合化療也令人鼓舞。

第三節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、紫杉醇全合成

紫杉醇結(jié)構(gòu)復(fù)雜，母核有5個(gè)手性中心，側(cè)鏈有2個(gè)手性中心，因此應(yīng)有2048個(gè)非對(duì)映異構(gòu)體，它的合成對(duì)有機(jī)化學(xué)家是一種挑戰(zhàn)，直至1994年才被完成：Nincolaou等運(yùn)用逆合成 分析 法的戰(zhàn)略全合成了紫杉醇。但是需要有22-25步，沒有實(shí)用價(jià)值。

2、紫杉醇半合成

利用在植物中含量較大的紫杉醇杉醇前體物（PRECUTSOR）化學(xué)轉(zhuǎn)化成紫杉醇。1988年DentsM從歐洲紅豆杉的針葉中得到含量為0.1%的紫杉醇前體化合物：10-去乙酰白卡亭-Ⅲ，以此為原料半合成了紫杉醇以及同系物taxotere，后者的優(yōu)點(diǎn)在于有效好的水溶性（從而提高了生物利用度且給時(shí)間大為縮短），也有廣泛的體外抗癌活性，機(jī)理與紫杉醇類似。故，半合成被認(rèn)為是現(xiàn)實(shí)的擴(kuò)大紫杉醇來源的有效途徑。

3、替代資源 研究 進(jìn)展

前體均需要從天然物中取得。因此，尋找含量高的資源天然資源（包括栽培），和組織培養(yǎng)等基礎(chǔ) 研究 成為資源 研究 的焦點(diǎn)。到目前為止，已進(jìn)行了10種紅豆杉植物細(xì)胞與組織的培養(yǎng)。

4、真菌發(fā)酵

真菌發(fā)酵是紫杉醇資源 研究 的新領(lǐng)域。安德列亞發(fā)現(xiàn)在附生于紅豆杉樹皮的真菌的培養(yǎng)液中含有紫杉醇，并從太平洋紅豆杉的韌皮部分離得到一種真菌，它的菌體中含有紫杉醇。把真菌在紅豆杉組織中進(jìn)行繼代培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)該真菌分泌紫杉醇的能力十分穩(wěn)定，是一種有紫杉醇基因的新物種，并把它命名為安德列亞菌。目前，真菌培養(yǎng)液中只能獲得納克培養(yǎng)。

5、基因工程

利用基因工程方法增加紅豆杉中紫杉醇的含量取決于兩個(gè)條件：一、紅豆杉遺傳轉(zhuǎn)化和再生體系的建立；二、分離紅豆杉中與紫杉醇生物合成有關(guān)的酶和基因。目前，利根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)移基因、PCR技術(shù)可提高細(xì)胞中紫杉醇的產(chǎn)量!這是一條很誘人的途徑，但紫杉醇生物合成的具體步驟不甚清楚，加之紫杉醇合成可能需要多個(gè)基因或一組基因參與等原因，有關(guān)基因工程的 研究 才開始。

綜上所述，紫杉醇作為有潛力的抗癌藥物引起各界極大的興趣，也取得了許多可喜的成就。到目前為止，世界上還沒有經(jīng)濟(jì)的、可供大量生產(chǎn)的合成工藝；資源問題雖然已取得進(jìn)展，但要取得突破性的成果還需要努力。

第四節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

高效分離純化紫杉醇的方法包括ａ、萃取，以紅豆杉為原料獲得含有紫杉醇的提取物；ｂ、去除膠質(zhì)，除去提取物中的膠質(zhì)雜質(zhì)；ｃ、分離純化。

紫杉醇生產(chǎn)工藝如下：

1、樣品的預(yù)處理

紫杉醇在原材料中的含量不僅與紅豆杉的種類、部位有關(guān)，也與原材料采集后的預(yù)處理密切相關(guān)。 研究 發(fā)現(xiàn)，紅豆杉樹皮在常溫避光條件下放置1年其紫杉醇含量與對(duì)照組相比下降顯著；紅豆杉樹皮堆放組、露天風(fēng)吹日曬雨淋放置組與陰涼通風(fēng)處攤開放置組相比，其紫杉醇含量下降均極顯著。因此紅豆杉原材料采集后宜盡快進(jìn)行干燥處理。常見的干燥方式有陰干、凍干和烘干。陰干耗時(shí)較長，需要較大場(chǎng)地，可操作性差；凍干不會(huì)導(dǎo)致紫杉醇的降解，但需要昂貴的凍干設(shè)備；烘干耗時(shí)較短，所需設(shè)備簡(jiǎn)易，易于采用。由于紫杉醇含多酯鍵，不耐高溫，在溫度高于55℃時(shí)易發(fā)生降解，因此，紅豆杉原材料宜在溫度低于55℃的條件下烘干，然后密閉保存。

2、紫杉醇粗提

1）提取溶劑

研究 發(fā)現(xiàn)，在乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷等7種溶劑中，單一溶劑的浸提效果以甲醇最好。系統(tǒng) 研究 ，結(jié)果表明：在乙酸乙酯、乙醚、丙酮、甲醇和V(乙酸乙酯)：V(丙酮)=1：1等溶劑中，以V(乙酸乙酯)：V(丙酮)=1；1的提取效果最好，其價(jià)格與甲醇相當(dāng)，且可回收再利用，因此有望用于紫杉醇的工業(yè)化生產(chǎn)中。

2）提取方法

提取常用的方法有冷浸法、滲漉法和索氏回流法。冷浸法和滲漉法均耗時(shí)較長，而索氏回流時(shí)的高溫易造成紫杉醇的降解。采用V(甲醇)：V(二氯甲烷)=95；5作為提取劑，所需提取時(shí)間為35～60min。在溶劑系統(tǒng)不變的情況下，將原料與溶劑的混合物進(jìn)行超聲振蕩，使提取達(dá)到平衡的時(shí)間縮短到5min。超聲技術(shù)的引入不僅縮短了提取達(dá)到平衡所需的時(shí)間，還可以使提取在低溫下進(jìn)行，從而避免了紫杉醇在高溫下轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)而造成收率降低。

3、紫杉醇的純化

1）固液萃取(SLE)

紅豆杉的粗提浸膏中往往含有一些無極性或低極性的物質(zhì)如油脂、蠟、葉綠素、精油、甾醇和樹脂等，常采用一些低極性的有機(jī)溶劑進(jìn)行去除。采用石油醚對(duì)浸膏進(jìn)行固液萃取，發(fā)現(xiàn)隨著石油醚用量的增加浸出的雜質(zhì)的數(shù)量也在增加，但當(dāng)石油醚用量達(dá)到浸膏的5倍時(shí)，浸出的雜質(zhì)數(shù)量不再有明顯的增加。采用正己烷對(duì)浸膏進(jìn)行除雜，并發(fā)現(xiàn)，和原始浸膏的量相比，6倍體積的正己烷是一個(gè)優(yōu)化值。

2）液液萃取(LLE)

紅豆杉的粗提浸膏中也含有一些強(qiáng)極性物質(zhì)如鞣質(zhì)、氨基酸、糖和鹽等，常采用液液萃取的方式進(jìn)行去除?？刹捎昧巳燃淄楹退w系；With—erup采用二氯甲烷和水體系；也可采用了環(huán)己烷和二氯甲烷體系。

3）固相萃取(SPE)

固相萃取是近20年才發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，此方法應(yīng)用于紫杉醇的純化可以快速除去浸膏中與紫杉醇極性相差較大的脂、蠟及色素等雜質(zhì)?？梢岳酶呷萘緾18固相柱、超高容量C18固相柱與Em—pore固相萃取盤對(duì)甲醇粗提物進(jìn)行提取，對(duì)比發(fā)現(xiàn)第3種方法紫杉醇回收率為115．8％，且成本較低。同液液萃取相比，固相萃取具有節(jié)省時(shí)間、降低溶劑用量、選擇性好和收率高的優(yōu)點(diǎn)。由于紅豆杉粗提物中雜質(zhì)種類多、含量高，若用固相萃取直接處理粗提物將不僅加重填料的回收負(fù)荷、縮短填料的使用壽命，并且會(huì)因傳質(zhì)阻力大，固定相對(duì)紫杉醇的吸附不徹底，而增大紫杉醇的損失。因此，在紫杉醇制備工藝中，液液萃取和固相萃取多串聯(lián)使用。

4）沉淀法

部分 研究 者利用紫杉醇在已烷溶液中產(chǎn)生沉淀的性質(zhì)分離精制紫杉醇，即先用有機(jī)溶劑浸提植物體，再用合成吸附劑處理粗提物，過濾，向?yàn)V液中加入己烷就可以得到紫杉醇沉淀。也可采用了類似的方法，將紫杉醇粗提物用醇、丙酮等極性溶劑溶解，通過添加己烷、石油醚或輕汽油等非極性溶劑將紫杉醇沉淀析出，非極性溶劑則殘留于母液中被除去。部分人則通過向醇等極性溶劑的提取物中添加水而使紫杉醇沉淀析出。。沉淀法設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉且技術(shù)較為成熟，可廣泛應(yīng)用于紫杉醇的規(guī)?；a(chǎn)中，但一般只能達(dá)到初步純化的目的，還需要進(jìn)一步的精制。

5）柱層析法

柱層析法是目前分離純化紫杉醇最廣泛采用的方法。常用的正相柱如硅膠、氧化鋁，反相柱有C18苯基柱等，還包括其他一些吸附劑如樹脂等。樹脂層析法操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，且處理量大，有望用于紫杉醇的規(guī)?；a(chǎn)中。

除此之外，還有膜分離法、化學(xué)反應(yīng)法、膠束電動(dòng)毛細(xì)管色譜法(MECC)、高速逆流色譜法(HSCCC)法等等。

隨著新技術(shù)、新方法的不斷引入，紫杉醇提取純化技術(shù)不斷取得進(jìn)步。這些技術(shù)必將推動(dòng)紫杉醇生產(chǎn)的低成本、高效率的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，改變當(dāng)前紫杉醇供不應(yīng)求、價(jià)格奇高的局面，并促進(jìn)醫(yī)藥 行業(yè) 的發(fā)展及人類健康事業(yè)的較大進(jìn)步。

第五節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì) 分析

目前國內(nèi)外對(duì)紫杉醇的 研究 方向很多，但仍沒有比較成型的可進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，主要原因：一是從紅豆杉樹中提取紫杉醇資源不足，又破壞生態(tài)環(huán)境，無法持續(xù)生產(chǎn)；二是紅豆杉的種繁、栽培與扦插盡管可以解決優(yōu)選、優(yōu)育、高產(chǎn)的問題，但該種樹生長非常緩慢，遠(yuǎn)水不解近渴，難負(fù)重望；三是化學(xué)合成與半合成則因紫杉醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分子量相對(duì)較大，很難進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)；四是細(xì)胞培養(yǎng)法則因?yàn)榘l(fā)酵周期長且新的高產(chǎn)細(xì)胞株選育耗時(shí)長，中試投產(chǎn)有一定的困難，解決工業(yè)化大生產(chǎn)更需長時(shí)間 研究 。紫杉醇未來的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下兩方面。

1、從紅豆杉親緣屬植物中提取紫杉醇

中國四川聯(lián)合大學(xué)生物系的張長河等對(duì)三尖杉的愈傷組織進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有紫杉醇和合成紫杉醇的前體物質(zhì)。三尖杉與紅豆杉相比，分布更廣泛，木材蓄積量大，生長快，是獲取紫杉醇較好的一條途徑。

中國藥科大學(xué)中藥 研究 所的周榮漢等對(duì)白豆杉的化學(xué)成份進(jìn)行了 分析 ，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了紫杉醇和短葉醇的存在。

目前經(jīng)過 分析 ，紅豆杉科5個(gè)屬中的4個(gè)屬紅豆杉屬、白豆杉屬、澳洲紅豆杉屬及榧屬均含有紫杉烷類化合物，余下的穗花杉屬可能也含有類似結(jié)構(gòu)的化合物，該屬只有3種，主要分布于中國，因此，我們應(yīng)集中力量進(jìn)行深入的 研究 。

2、真菌發(fā)酵法生產(chǎn)紫杉醇

國內(nèi)外學(xué)者，不僅從短葉紅豆杉、云南紅豆杉、西藏紅豆杉、東北紅豆杉等紅豆杉分離得到植物內(nèi)生產(chǎn)紫杉醇的真菌，還從紅豆杉屬以外的植物分離到類似真菌。Li等人從Taxodiumdistichum的樹皮、韌皮部和木質(zhì)部中都分離到了Pestalotiopsismicrospora，其中有些產(chǎn)生紫杉醇的產(chǎn)量為14-1487ng/L。

微生物發(fā)酵法生產(chǎn)紫杉醇的關(guān)鍵問題是紫杉醇產(chǎn)生菌的分離和發(fā)酵液中紫杉醇產(chǎn)量的提高，目前還有許多技術(shù)關(guān)鍵問題需要解決。相信在不久的將來，選取優(yōu)良的紫杉醇產(chǎn)生菌為出發(fā)菌株，通過誘變育種、細(xì)胞工程或基因工程手段進(jìn)行改造，從而篩選得到高產(chǎn)工程菌株用于工業(yè)化生產(chǎn)，完全可以徹底解決紫杉醇來源的危機(jī)。

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