紫杉醇合成
1植物组织培养
植物组织培养利用植物细胞的全能性,可以利用红豆杉植物的嫩茎、针叶、树皮、形成层、假种皮、胚等作为外植体进行培养,从而形成大量的提取原料。目前国内外已有多项报道,并取得显著成效。
2微生物生产
Stierle等从短叶红豆杉韧皮部分离出的一种寄生真菌(Taxomyces andreanae)在特定的培养基中可以生产紫杉醇及其相关的经济产品,但由于其产量极低,目前尚未应用于生产。通过改变培养条件和应用重组DNA技术,有望提高紫杉醇的产量。
由于根是除树皮外紫杉醇含量较高的器官,人们用发根农杆菌感染红豆杉植物的外植体诱导生根,并试图通过这种培养体系生产紫杉醇,因为这种培养体系不需要外源激素,而且由于其毛状根产生快,遗传性状稳定而备受重视。
积极寻找能够合成紫杉醇或其类似物的微生物,定位关键酶,从微生物的合成途径克隆相关基因,将比植物研究更有意义。
3 .用生物工程方法合成
利用生物工程大规模生产紫杉醇,就是培养筛选出能大量生产紫杉醇的菌株,通过不断的扩大培养,在培养基中生产紫杉醇,而不需要砍伐自然界仅存的几棵红豆杉树。
实例目前已从百年红豆杉树皮中分离筛选出一株紫杉醇产量可观的菌株,命名为HQD33,然后通过多次化学和物理方法对其基因结构进行突变和优化,再经过生物工程处理,最终培育构建出每升培养基含紫杉醇448.52微克的高产菌株。
4人工半合成
为了保护珍贵的红豆杉资源,避免因大量采集红豆杉树皮而造成的资源破坏,应以利用可再生资源生产紫杉醇为目标。百时美施贵宝公司在充分保证紫杉醇产品质量的前提下,于1994成功从红豆杉枝叶等可再生材料中提取初级原料,再通过人工半合成生产紫杉醇。其半合成生产方法已获FDA批准。从此,太平洋红豆杉不再被破坏性采集,紫杉醇的可持续生产和供应也得到了保障。
有机紫杉醇的分子结构复杂,具有特殊的三环[6+8+6]碳骨架、桥头双键和众多含氧取代基。它的全合成引起了国内外许多有机化学家的兴趣。先后有30多个课题组参与研究,实属罕见。经过20多年的努力,美国的R.A.Holton和K.C.Nicolaou两个研究小组于1994年完成了紫杉醇的全合成。
后来又有S.T .达尼舍夫斯基(1996)、P.A .温-德(1997)、T .穆凯山(1998)和I .库瓦吉-马(1998)。六条合成路线虽然不同,但都有优秀的合成策略,将天然有机合成化学提高到一个新的水平。