液质联用技术在红豆杉资源开发中的应用研究

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1、液质联用技术在红豆杉资源开发中的应用研究复旦大学硕士学位论文图1-2第一类化合物的基本骨架图1．3第二类化合物的基本骨架图1．4第三类化合物的基本骨架图I．5第四类化合物的基本骨架图I．6第五类化台物的基本骨架图1．7第六类化合物的基本骨架图1-8第七类化台物的基本骨架液质联用技术在红豆杉资源开发中的应用研究复旦大学硕士学位论文1．4存在问题及解决途径红豆杉树皮中紫杉醇含量甚微(约为干重的万分之一)，有人计算过，治疗一个卵巢癌患者需要6棵树龄60～100年的红豆杉树。每年200kg紫杉醇的消耗量意味着要砍伐1

2、00万棵树，随着今后应用范围的扩大，所需红豆杉数量将十分可观，给红豆杉资源带来严重威胁。此外，由于红豆杉的分布特点是天然散生，无纯林．以混交复层、异龄为主要存在特征，加之生长缓慢，天然更新困难，属于国家严格控制砍伐的树种(1996年被列为国家级保护植物)。但是近几年来由于大量的药品需求和巨额的商业利润，使红豆杉资源遭到严重破坏。云南有数以万计的红豆杉被剥去树皮、砍去枝叶，仅志奔山一地便损失9．2万多株，使这一地区的红豆杉树种濒临灭绝。广东、福建、江西等省的红豆杉资源破坏也相当严重。为了解决这一问题，国内外科学

3、家主要从以下几个方面进行研究：(1)从红豆杉的非树皮部位提取利用树皮提取紫杉醇会导致树木的死亡，是一种不可持续的生产方式。因此，人们研究了红豆杉其他部位紫杉醇含量，结果发现修剪物或针叶也是提取紫杉醇的较好材料f7，”。(2)大量种植经过筛选的优良品种通过比较研究选择优良品种，如美国宾州大学国家天然产物技术开发中心筛选出高产量红豆杉栽培品种，然后大规模种植，可以满足部分市场需求。BMS已与一家木材公司合作建立种植园，1991年开始栽种400万棵幼苗，以后两年再开辟两个种植园，各栽种1000万棵幼苗。(3)化学合

4、成1．半合成：从红豆杉植物中分离出10．去乙酰浆果赤霉素IⅡ，虽然活性远低于紫杉醇，但可以从针叶中提取。经反应合成紫杉醇，解决了部分紫杉醇来源问题[91。2．全合成：迄今为止紫杉醇的化学全合成共有三条路线，即1994年Holtont”1、1994年Nicoloau【1”、1996年Danishefsdy[121相继报道的合成路线。然而紫杉醇结构异常复杂导致合成路线太长，成本非常高，使得这种方法目前没有什么商业应用价值。3．寻找紫杉醇类似物：法国科学家从大量化学合成的紫杉醇衍生物中找到了一种满意的替代物Taxo

5、tere，水溶性较好，且副作用较低，1991年开始进入二期临床试验【13】。本品目前已在加拿大、南非、墨西哥、挪威等国批准上市。(4)生物技术1．细胞培养：自从Christen等人【14】在1991年登记了有关红豆杉组织培养的第一个专利以来，全世界已有数十家实验室进行红豆杉属植物的组织培养研究，液质联用技术在红豆杉资源开发中的应用研究复旦大学硕士学位论文通过细胞筛选，加入前体和诱导子，改变培养基成分和培养方式等方法，不同程度提高了细胞中紫杉醇的含量，有的还进行了大规模培养实验。但是由于培养细胞本身含量低且生长

6、缓慢，利用红豆杉细胞培养技术生产紫杉醇的目标仍困难重重。．2．微生物生产：Stierle等【”1从短叶红豆杉韧皮部分离到一种寄生真菌(Taxomycesandrea)，可以在特定的培养基中产生紫杉醇及其相关的化合物，但由于目前产量极低(24～50rig／L)，还没有应用价值。相信通过改变培养条件和应用重组DNA技术，可能能提高紫杉醇的产量。1．5国内紫杉醇生产面临的问题及解决途径现阶段，国内有大量生产紫杉醇的企业，他们掌握了某一段或者是一整套的提取生产工艺。为了保护现有的宝贵的红豆杉自然资源和造福广大的癌症患

7、者，切实可行的一个办法是利用人工种植的红豆杉生产紫杉醇。不过，以这种方式生产紫杉醇面临很大困难：一方面，这几年国际紫杉醇原料药价格下降的非常厉害：几年前因市场供不应求，一度出现过每公斤45万美元的天价。此后，在高价吸引之下，包括南美洲的阿根廷、墨西哥、亚洲的印度与韩国等国家都加入到紫杉醇出口国行列。由于紫杉醇产量增加，出口竞争日趋激烈，2003年国际市场上紫杉醇平均价格只有22万美元左右(我国2003年秋季广交会上99．5％纯度紫杉醇只卖19万美元／公斤)。另一方面，红豆杉人工种植的成本很高：明溪县从1997

8、年开始对南方红豆杉培育开展研究，在育苗和造林技术方面取得了突破。全县已成功山上造林3000多亩，是目前福建省最大面积人工营造红豆杉示范林，但也面临巨大的成本压力。我们可以从以下几方面着手来解决这一棘手问题：(1)如上文所说通过植物改良来寻找生长期短，含量高的红豆杉品种。(2)在紫杉烷类化合物中，许多物质都有抗肿瘤活性【16】，还有一些可以通过结构改造合成紫杉醇甚至药效更好的化合物[17】。通过综合利