素有“植物大熊貓”之稱的紅豆杉是我國一級珍稀瀕危保護植物，其生長速度極慢，一般成樹需要幾十年甚至上百年，人工種植也非常不易。但這一樹種卻是全球知名抗癌藥物紫杉醇的提取來源。中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所閆建斌團隊近日牽頭發(fā)現紫杉醇生物合成途徑中關鍵的未知酶，設計并重構了紫杉醇生物合成新路線，為開發(fā)我國自主的紫杉醇提取生產技術提供重要抓手，從而為中國的紫杉醇綠色制造產業(yè)化鋪平道路。相關研究成果于北京時間1月26日在國際期刊《科學》上發(fā)表。
閆建斌研究員介紹，紫杉醇是一種結構異常復雜且獨特的四環(huán)二萜類天然產物，由紅豆杉中提取，在世界上被廣泛應用于多種癌癥的臨床治療。在我國，紫杉醇原料藥主要依靠從人工種植的紅豆杉中提取紫杉醇前體分子——巴卡亭Ⅲ，再通過簡單的化學合成修飾，實現大規(guī)模生產。但這高度依賴于珍稀而有限的紅豆杉資源，使得紫杉醇藥物生產成本高昂，還可能引發(fā)生態(tài)破壞和耕地占用等問題。因此，如何提高紫杉醇的生物合成效率、開發(fā)綠色可持續(xù)的新型生產策略，以替代天然提取，成為亟待解決的焦點、難點問題。
長期以來，世界各國都在積極推動紫杉醇相關研究與產業(yè)發(fā)展。特別是美國，自20世紀60年代開始至今，一直主導著紫杉醇的科技前沿。當前，最先進的紫杉醇前體巴卡亭Ⅲ等的提取技術、核心的紅豆杉細胞生產技術和基因工程技術等，依然掌控在歐美制藥公司手中。中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所(嶺南現代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室深圳分中心)組織國內外多家單位，開展了多年攻關。研究人員從58個關鍵候選基因中，發(fā)現了一個關鍵的蛋白酶。這種酶的發(fā)現與反應機制的闡明，重塑了科學界對于紫杉醇內部獨特結構的分子反應機制的理解。隨后，研究團隊證明了巴卡亭Ⅲ分子可由9個核心基因合成，繪制出了巴卡亭Ⅲ的完整生物合成過程。
以上發(fā)現突破了合成生物學技術實現紫杉醇綠色可持續(xù)生物制造的關鍵瓶頸，將為紫杉醇合成生物學制造提供關鍵基因。
（責任編輯：華康）
