紫杉醇是治疗乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌和肺癌最值得信赖的化疗药物之一。然而，这种救命药的制造过程却绝非易事。目前的生产方法成本高昂、工艺复杂，并且由于依赖于复杂的化学半合成，给环境带来了沉重的负担。
30多年来，世界各地的科学家一直在探索一个重要的问题：紫杉醇——一种源自太平洋紫杉的天然化合物——是如何在自然界中形成的？破解这个谜团有望开启利用生物技术生产紫杉醇的大门，从而提供一种更快速、更环保、更经济的解决方案。
如今，哥本哈根大学的研究人员发现了紫杉醇生物合成途径最后步骤中缺失的两种酶。这些酶是使紫杉醇具有生物活性并具备抗癌能力的关键。
梁飞燕正在准备用于代谢组学分析的样品。图片来源：Yao-Tao Duan，哥本哈根大学
“几十年来，紫杉醇一直是该研究领域的‘圣杯’，因为它是一种极其复杂的分子。但随着最后两种酶的发现，我们现在完全了解了它的形成机制。这使我们能够开发一种在酵母细胞中生产紫杉醇的生物技术方法，”植物与环境科学系教授、发表在《自然合成》上的这项研究的资深作者索蒂里奥斯·坎普拉尼斯（Sotirios Kampranis）说道。
该方法的原理是从紫杉树中克隆出负责生产紫杉醇的基因，并将其插入酵母细胞中。改造完成后，这些酵母细胞将作为宿主生物或微型工厂，包含生产紫杉醇所需的全套指令。
哥本哈根大学的研究团队已为该方法申请了专利，目前正致力于成立一家生产生物合成紫杉醇的衍生公司。
“使用这种方法，我们可以比目前的传统方法更便宜地生产紫杉醇。展望未来，一旦我们进一步改进工艺，我们预计能够将成本降低一半。”助理教授兼第一作者梁飞燕说道。
梁飞燕和索蒂里奥斯·坎普拉尼斯正在研究用于生产紫杉醇的酵母菌株。图片来源：哥本哈根大学段耀涛
鉴于全球卵巢癌发病率呈上升趋势，降低价格尤为重要。预计到2050年，该病的发病率将增长55%以上，绝大多数病例发生在中低收入国家。同期，死于卵巢癌的女性人数预计将增加近70%。
目前，紫杉醇的价格超过每公斤2万美元，是目前最昂贵的活性药物成分之一。
“我们看到许多发展中国家对紫杉醇的需求不断增长，而高昂的价格是主要障碍。我们希望我们的工作能够促进药物价格的降低，让更多人能够获得癌症治疗。”梁飞燕说道。
与化学合成相比，这种新方法不仅更具成本效益，而且更具可持续性。其优点之一是，该工艺不涉及化学生产中常见的有害化学物质和溶剂。
哥本哈根大学植物园里的紫杉树。图片来源：哥本哈根大学梁飞燕
另一个优势是，它允许使用更粗、纯度更低的红豆杉针叶提取物作为起始原料，这比化学半合成所需的超纯原料便宜得多。最重要的是，这些材料可以回收利用。
“我们希望证明，建立可持续且低成本的生物技术药物生产是可能的。目前这方面的例子很少，但我们现在有了实现它的基础。”索蒂里奥斯·坎普拉尼斯说道。
编译自/ScitechDaily
