青蒿素综述
天然化学品(青蒿素)
青蒿素研究进展及合成方法摘要青蒿素(artemisinin)是我国自主开发的强效、低毒、无抗性抗疟特效药，尤其是治疗脑型疟疾和抗氯喹恶性疟疾的特效药。
青蒿中的青蒿素含量在0．4％～1．0％之间，从天然青蒿中提取青蒿素难以满足市场需求，而青蒿素化学合成的工艺复杂、成本高、毒性大、产率低，至今未能实现工业化生产。
目前。
本文对自青蒿素发现以来的最新研究进展进行了比较详尽的综述。
内容包括：中药青蒿和青蒿素的发现，青蒿素的来源，青蒿素的药理作用，青蒿素的全合成，青蒿素的生物合成，青蒿素衍生物以及植物组织培养生产青蒿素。
关键词青蒿素；青蒿素衍生物；合成青蒿素(artemisinin)是继氯喹、乙氨嘧啶、伯喹和磺胺后最热的抗疟特效药,尤其对脑型疟疾和抗氯喹疟疾具有速效和低毒的特点,已成为世界卫生组织推荐的药品。
青蒿素的抗疟机理与其它抗疟药不同,它的主要作用是通过干扰疟原虫的表膜-线粒体功能,而非干扰叶酸代谢,从而导致虫体结构全部瓦解。
目前药用青蒿素是从中药青蒿即菊科植物黄花蒿的叶和花蕾（Artemisia annua L.）中分离获得的。
由于青蒿的采购、收获,直至工厂加工提取,环节较多,费时费力,且不同采集地和不同采集期青蒿品质有很大的差别,同时,大量采集自然资源,必然会破坏环境和生态平衡,导致资源枯竭。
因此,为增加青蒿素的资源,世界各国都在加紧开展青蒿素及其衍生物的开发研究,长期稳定地和大量地供应青蒿素成为各国科学家面临的严峻考验。
本文将对目前国际上青蒿素研究的现状从以下几个方面进行论述。
1.中药青蒿和青蒿素的发现奎宁和氯喹这类药物对疟疾治疗的成功没有延续太久, 20世纪60年代开始出现了抗药性的疟原虫, 尤其是在东南亚和非洲地区, 甚至已到了无有效药物可用的地步。
而当时的越南战争则更凸显这一问题的严重性, 热带丛林地区疟疾肆虐, 成为部队大量减员的主要原因。
越南方面向中国提出了协助解决疟疾困扰的要求, 中国领导人接受了这一要求, 确立了由全国多部门参加, 以疟疾防治药物研究为主要任务, 代号为“523”的紧急军工项目。
青蒿素综述
青蒿素综述刘兵情(井冈山大学11级药本（1）班学号：111116023)摘要：青蒿素类抗疟药物的发现是全球抗疟药物发展史上继奎宁之后的又一里程碑[1], 是目前治疗疟疾的特效药.本文简要介绍青蒿素的发现过程、药源、生物合成、应用前景和青蒿素及其衍生物药理活性，重点在于介绍青蒿素生物合成过程。
关键词：青蒿素发现过程药源生物合成药理活性前景引言：青蒿素是在科研计划组织下,全国多部门、多学科专家尽心协作、相互配合取得的重大成果,是继承发扬我国传统医药宝库的成功范例[2]。
青蒿素主要有抗疟、抗孕、抗纤维化、抗吸血虫等药理作用[3]。
青蒿素生物合成三个阶段分为从乙酰辅酶A 到法呢基焦磷酸的“上游”途径、从法呢基焦磷酸到双氢青蒿酸的“中游”途径和从双氢青蒿酸到青蒿素的“下游”途径，其中上游途径青蒿及其他高等植物与酵母等真核微生物完全相同，因而只需在酵母中额外增加一个青蒿素合成代谢支路, 就能让酵母全合成青蒿素。
而中游的酶促反应在酵母中已经完全建立，下游途径的反应条件在酵母中则未建立[4]。
而且青蒿素及其衍生物在抗肿瘤和葡萄膜炎免疫治疗上也具有应用前景。
一．青蒿素药物来源1967 年北京《5·23 抗疟计划》付诸实施, 1969 年1 月北京中医研究院加入5·23 计划,任命屠呦呦为科研组组长, 在全国多个研究单位协作下, 组织植物化学与药理学等专业200 多人参加, 并与中医药工作者密切合作[5].从追索我国历代抗疟方剂入手, 科研组调查了 2 000 种中草药制剂, 从中选出可能具抗疟活性的达640 种. 余亚纲梳理开列了有808 个中药的单子，其中有乌头、乌梅、鳖甲、青蒿等[6]共用约200种国产草药制成380 多种抽提物, 再筛查它们对小鼠疟疾模型的疗效,但实验不易获得明显结果[7]军事医学科学院用鼠疟模型筛选了近百个药方,青蒿提取物的抑制率虽达60%~80%, 而效力不够稳定[6]继后, 研究组经余亚纲和顾国明复筛, 肯定了青蒿的抗疟作用[8]他们也研究了中药常山,其抗疟作用虽强, 但呕吐的副作用亦强而妨碍推广应用. 转折点出现在黄花蒿的抽提物. 传统中药青蒿包括两个品种: 学名黄花蒿(Artemisia an-nua L.)的抽提物能对小鼠疟原虫的生长显示良好的抑制作用；而学名青蒿(Artemisia apiaceaHance)则无任何抗疟作用[7][9]，继后的实验中, 上述结果未能重复, 这同中医文献的记载相矛盾. 为解开此疑惑, 再深入查阅古代医学文献, 最后在晋朝葛洪著《肘后备急方》中找到“青蒿一握, 以水二升渍, 绞取汁, 尽服之”的抗疟记录. 惯常煎熬中药的高温抽提法已破坏了抗疟的活性组分；温度高于60 ℃将使青蒿素完全分解. 在较低温度下进行青蒿抽提后, 获得了很满意的效果[7][9][10]，.研究组将青蒿的抽提物分成酸性与中性物部分. 移除了不具抗疟活性且有害的酸性部分, 重点抽提黄花蒿的叶片, 使有效成分的产量提高, 并能大幅度地降低其毒性[6],1971年下半年, 于190次实验失败后, 他们在60 ℃用乙醚萃取, 制成了一种无毒性的第191 号中性抽提物[7].它对感染伯氏疟原虫(Plasmodium berghei) 小鼠以及感染猴疟原虫(Plasmodium cyomolgi) 猴的疟原虫血症(parasitemia) 显示100%的疗效. 此喜讯宣告了青蒿素课题的新突破. 研究组将191 号中性抽提物最先在全体组员身上试服, 确定了其安全性.1972 年 3 月, 向“5·23 计划”南京会议报告了试服的结果. 会后不久, 研究组即远赴海南省安排临床试验. 在选试的21 例疟疾患者中, 感染恶性疟或间日疟(subtertian or tertian malaria)者各占半数. 经治疗后, 患者的发热症状可迅速消失, 血中疟原虫的数目锐减；而接受氯喹的对照组患者则无效.受到临床试验疗效的鼓舞, 研究组再回头专攻青蒿素活性组分的分离与纯化. 钟裕容等通过抽提物的层析, 1972 年11 月8 日成功分离出一种相对分子质量0.282 kD的无色结晶, 测得其分子式为C15H22O5, 熔点156～157 ℃, 即“青蒿素Ⅱ”,后命名为青蒿素(artemisinin).1972 年在得知北京科研组有关青蒿粗提物的信息后, 山东寄生虫病研究所与山东省中医药研究所合作, 还有云南省药物研究所分别独立进行黄花蒿的提取, 亦获得有效抗疟单体, 各自命名为“黄花蒿素”(山东)及“黄蒿素”(云南). 1974 年初, 上述两种单体被初步确证与北京的青蒿素属相同的药物[6]。
青蒿素生物合成研究进展综述
近年来对青蒿素的研究
中药青蒿近年来的研究（综述）摘要：青蒿素的发现被国际上誉为“20世纪后半叶最伟大的医学创举”，青蒿素被世界卫生组织称为“是世界上唯一有效的疟疾治疗药物”。
近年来中外对青蒿素及其衍生物的研究越来越热，从其分子结构研究到它的生理生化特征及它的应用等等。
国内外已有千余篇论文报道该类化合物的化学，药学，药理和临床的研究结果。
本文汇总近年来青蒿素类药物的研究进展。
关键词：青蒿素衍生物研究作用青蒿素。
青蒿是一种菊科植物，长久以来以其退烧的能力而闻名。
因为现阶段疟疾寄生虫对大多数抗疟疾药物都产生了抵抗力，青蒿素以及青蒿的其他几种衍生物最近很受欢迎，如青蒿琥酯，蒿甲醚，双氢青蒿素等等。
青蒿药物，是抗击疟疾的关键，青蒿类药物是中国人自主研发的拥有自主知识产权的化学药，其原料是我国西南山区的青蒿草中提取的青蒿素，我国研发的青蒿类药物在治疗疟疾等疾病中效果显著，当前已经成为国际抗疟疾首选药。
而且青蒿素及其衍生物的抗肿瘤作用也受到广泛关注，美国国家癌症研究所（NCI）已将其纳入抗癌药物筛选与抗癌活性研究计划。
中医中青蒿的功效及作用：功效：清热解暑、退虚热、宣化湿热。
作用：临床常用于暑热外感、发热无汗或温热病发热恶寒等证，还可用于治疗疟疾。
因青蒿能退虚热，故还可用于阴虚发热或原因不明的低热。
临床常用的蒿芩清胆汤、青蒿鳖甲汤、清骨散都是以青蒿为主药而制成的。
其主治阴虚潮热骨蒸，外感温热暑湿，头目昏晕，疟疾，黄疸，泻痢，疥癣，皮肤瘙痒。
近年来青蒿的研究1.青蒿资源的研究(包括野生、引种、杂交培育以及生物合成青蒿素)（1）青蒿野生植物资源：据相关人士对黄花蒿的青蒿素含量与气候、土壤诸生态因子的相关性进行的研究。
结果表明，华中地区中亚热带常绿阔叶林武陵山地区内的黄花蒿含量普遍较高，平均在4．847％。
～8．853％0之间，最高可达10．221‰。
（2）生物合成：据报道的生物合成青蒿素的研究：a.组织器官培养：通过愈伤组织和细胞培养；青蒿发根培养；青蒿芽培养，结果发现青蒿发根及转基因丛生芽培养有较好的前景。
有关青蒿素近年研究综述
有关青蒿素近年研究综述【摘要】：青蒿素是目前我国唯一的得到国际承认的具有自主知识产权的抗疟新药。
因此在我国的研究领域占有很特别的地位。
近些年，随着青蒿素的发现，国内外的各个研究组织分别对其及其衍生物，在不同的方面进行了很多的研究与实验。
本文便是对有关青蒿素的分离提取,合成制备,作用用途等方面的研究作简要说明。
【关键词】：青蒿素，提取，制备。
【正文】青蒿素是目前我国唯一的得到国际承认的具有自主知识产权的抗疟新药。
因此在我国的研究领域占有很特别的地位。
青蒿入药最先现于马王堆三号汉墓出土的帛书《五十二方书》上，大约是在公元前168年左右。
后发现在《神农本草经》、《大观本草》、《本草纲目》等均有记录。
青蒿素最先是于1972年在研究青蒿治疗疟疾等病特性时从青蒿中分离出来的活性物资。
近些年，随着青蒿素的发现，国内外的各个研究组织分别对其及其衍生物，在不同的方面进行了很多的研究与实验。
现便对有关青蒿素的分离提取,合成制备,作用用途等方面的研究作简要说明。
1、青蒿素的理化性质简要介绍青蒿素的分子式是C5H22O5，有7个手性中心，分子量为282.34，化学名称为（3R,5As,6R,8As,9R,12S,12aS）八氢-3，6，9-三甲基-3，12-桥氧-12H-吡喃{4,3-J}-1,2-苯并二塞平-10-酮。
它是一种无色针状晶体，熔点为156~157`C。
它是一种含有过氧基的新型倍半菇内酯。
所以由于其具有特殊的过氧基团，其对热不稳定，易受湿、热和还原性物质的影响而分解。
它易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇和乙醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水。
2、青蒿素的分离提取与合成制备目前，随着研究的深入，从各个方面萌生出了各种制备青蒿素的方法，以下简要介绍一下获得青蒿素的传统与新型方法。
2．1分离提取方法2.2.1传统提取方法所谓提取对象主要是针对天然药用成分比如青蒿等植物。
一般是用试剂以浸渍，渗滤，煎煮等方法对天然药物的化学成分进行抽提。
青蒿素的合成与应用研究综述
循环使用ꎬ萃取相用活性炭脱色ꎬ过滤ꎬ回收溶剂ꎬ然后得到浓
溶液ꎬ再冷却结晶得到青蒿素粗晶物ꎬ再用乙醇重结晶得到青
蒿素成品ꎮ 此方法有收率较高ꎬ 成本较低ꎬ 步骤较少ꎬ 操作简
单ꎬ安全等优点ꎮ 溶剂汽油法:取一定量的青蒿枝叶干粉ꎬ用 ８
８６
山 东 化 工
ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０１９ 年第 ４８ 卷
青蒿素的合成与应用研究综述
于德鑫ꎬ刘乃仲ꎬ何 帅ꎬ石 敏ꎬ张艳芬 ∗
( 菏泽学院ꎬ山东 菏泽 ２７４０１５)
摘要:２０１５ 年屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖ꎬ将中药青蒿素推向了世界ꎮ 以青蒿素为基础的联合疗法被世界卫生组织推荐为疟疾
早在 １９８３ 年国外的化学家 Ｈｏｆｈｅｉｎｚ Ｗ 等 ２ 通过化学研究
发现了青蒿素的化学合成方法ꎬ以( － ) － ２ － 异薄勒醇为原料ꎬ
利用光氧化反应引进氧基得到中间体ꎬ再经过环合反应合成了
最终产物ꎮ 合成倍半萜内酯ꎬ主要有两个限速步骤:倍半萜母
核的折叠和环化ꎻ含过氧桥的倍半萜内酯的形成程ꎮ １９８６ 年ꎬ
ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｕｍｏｒ ａｎｄ ｍａｎｙ ｏｔｈｅｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬｔｈｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙꎬｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｔｅｍｉｓｉｎｉｎ
ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄꎬｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｆｏｒ ｉｔｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ.
生产ꎬ此类方法明显增加了青蒿素植物的有效利用率ꎮ 碱水提
取酸沉淀法:取一定量的青蒿枝叶干粉加入乙醇搅拌浸提ꎬ得
青蒿素研究进展
青蒿素研究进展一、本文概述青蒿素，源自中国传统草药青蒿（Artemisia annua L.），自20世纪70年代初被发现以来，已成为全球抗击疟疾的重要武器。
由于其独特的抗疟效果和相对较低的副作用，青蒿素在全球范围内得到了广泛应用，特别是在疟疾疫情严重的地区。
然而，随着研究的深入和临床应用的广泛，青蒿素的研究也面临着新的挑战和机遇。
本文旨在全面概述青蒿素的研究进展，包括其提取工艺、作用机制、临床应用以及面临的挑战等方面，以期为青蒿素的深入研究和临床应用提供参考和借鉴。
在提取工艺方面，本文介绍了青蒿素的提取方法、纯化技术和质量控制等方面的研究进展，包括传统提取方法、现代提取技术以及新型提取技术等。
这些技术的进步为青蒿素的大规模生产和质量控制提供了有力保障。
在作用机制方面，本文综述了青蒿素抗疟作用的分子机制、信号通路以及与其他药物的协同作用等方面的研究。
这些研究不仅有助于深入理解青蒿素的抗疟机理，还为开发新型抗疟药物提供了理论依据。
在临床应用方面，本文总结了青蒿素在疟疾治疗中的临床应用效果、适应症以及不良反应等方面的研究成果。
同时，还探讨了青蒿素在其他疾病领域的应用潜力，如抗肿瘤、抗炎等。
在面临的挑战方面，本文分析了青蒿素研究中存在的问题和困难，包括资源短缺、耐药性、药物相互作用等。
这些问题的解决需要科研工作者和临床医生的共同努力和智慧。
本文旨在全面概述青蒿素的研究进展，以期为推动青蒿素的深入研究和临床应用提供参考和借鉴。
通过不断的研究和创新，我们相信青蒿素将在全球抗击疟疾和其他疾病的战斗中发挥更加重要的作用。
二、青蒿素的来源与提取青蒿素，这一在全球范围内广受瞩目的药物，其来源与提取过程充满了科学与探索的魅力。
它来源于菊科植物青蒿，这是一种在中国及亚洲其他地区广泛分布的植物。
自古以来，青蒿便在中医理论中占据了一席之地，被用于治疗各种疾病。
然而，青蒿素的提取和发现，则是现代科学与传统医学相结合的产物。
青蒿素的发现及发展历程
青蒿素的发现及发展历程青蒿素是一种高效的抗疟药物，被广泛应用于疟疾的治疗和预防。
它的发现和发展历程可以追溯到20世纪70年代，以下是对其发现和发展历程的详细描述：1. 发现青蒿素的起源：青蒿素的起源可以追溯到中国古代的《本草纲目》中，其中记载了青蒿具有治疟疾的功效。
然而，直到20世纪70年代，青蒿素的抗疟活性才被科学界重新发现。
2. 青蒿素的重新发现：1971年，中国中医药研究院的科学家屠呦呦等人开始对青蒿进行研究，他们通过提取青蒿的有效成分，发现了其强大的抗疟活性。
这项研究成果引起了国际关注，并被认为是疟疾治疗领域的重大突破。
3. 青蒿素的化学结构研究：随后，科学家们对青蒿素的化学结构进行了深入研究。
1972年，屠呦呦等科学家成功地从青蒿中分离出了青蒿素，并确定了其化学结构。
这项研究为进一步的药物研发奠定了基础。
4. 青蒿素的药理学研究：为了更好地了解青蒿素的药理学特性，科学家们进行了大量的实验和临床研究。
他们发现，青蒿素具有广谱的抗疟活性，能够有效杀灭疟原虫。
此外，青蒿素还具有抗炎、抗病毒和免疫调节等多种药理作用。
5. 青蒿素的临床应用：在经过大量的临床试验后，青蒿素被证实是治疗疟疾的有效药物。
1979年，中国正式批准青蒿素作为治疗疟疾的药物，并开始大规模生产和应用。
随后，青蒿素被广泛应用于全球范围内的疟疾治疗和预防工作中。
6. 青蒿素的发展和改进：为了提高青蒿素的疗效和减少副作用，科学家们进行了大量的研究和改进工作。
他们开展了青蒿素的合成研究，寻找更有效的衍生物。
此外，还进行了青蒿素与其他药物的联合应用研究，以增强疗效。
7. 青蒿素的国际合作与推广：青蒿素的发现和发展成果得到了国际社会的广泛认可。
国际组织和各国科学家积极参与了青蒿素的研究和推广工作。
此外，为了提高青蒿素在贫困地区的可及性，国际合作机构还提供了技术支持和药物供应。
8. 青蒿素的未来发展：青蒿素的发现和发展为疟疾治疗提供了重要的药物基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
青蒿素综述刘兵情(井冈山大学11级药本（1）班学号：111116023)摘要：青蒿素类抗疟药物的发现是全球抗疟药物发展史上继奎宁之后的又一里程碑[1], 是目前治疗疟疾的特效药.本文简要介绍青蒿素的发现过程、药源、生物合成、应用前景和青蒿素及其衍生物药理活性，重点在于介绍青蒿素生物合成过程。
关键词：青蒿素发现过程药源生物合成药理活性前景引言：青蒿素是在科研计划组织下,全国多部门、多学科专家尽心协作、相互配合取得的重大成果,是继承发扬我国传统医药宝库的成功范例[2]。
青蒿素主要有抗疟、抗孕、抗纤维化、抗吸血虫等药理作用[3]。
青蒿素生物合成三个阶段分为从乙酰辅酶A 到法呢基焦磷酸的“上游”途径、从法呢基焦磷酸到双氢青蒿酸的“中游”途径和从双氢青蒿酸到青蒿素的“下游”途径，其中上游途径青蒿及其他高等植物与酵母等真核微生物完全相同，因而只需在酵母中额外增加一个青蒿素合成代谢支路, 就能让酵母全合成青蒿素。
而中游的酶促反应在酵母中已经完全建立，下游途径的反应条件在酵母中则未建立[4]。
而且青蒿素及其衍生物在抗肿瘤和葡萄膜炎免疫治疗上也具有应用前景。
一．青蒿素药物来源1967 年北京《5·23 抗疟计划》付诸实施, 1969 年1 月北京中医研究院加入5·23 计划,任命屠呦呦为科研组组长, 在全国多个研究单位协作下, 组织植物化学与药理学等专业200 多人参加, 并与中医药工作者密切合作[5].从追索我国历代抗疟方剂入手, 科研组调查了 2 000 种中草药制剂, 从中选出可能具抗疟活性的达640 种. 余亚纲梳理开列了有808 个中药的单子，其中有乌头、乌梅、鳖甲、青蒿等[6]共用约200种国产草药制成380 多种抽提物, 再筛查它们对小鼠疟疾模型的疗效,但实验不易获得明显结果[7]军事医学科学院用鼠疟模型筛选了近百个药方,青蒿提取物的抑制率虽达60%~80%, 而效力不够稳定[6]继后, 研究组经余亚纲和顾国明复筛, 肯定了青蒿的抗疟作用[8]他们也研究了中药常山,其抗疟作用虽强, 但呕吐的副作用亦强而妨碍推广应用. 转折点出现在黄花蒿的抽提物. 传统中药青蒿包括两个品种: 学名黄花蒿(Artemisia an-nua L.)的抽提物能对小鼠疟原虫的生长显示良好的抑制作用；而学名青蒿(Artemisia apiaceaHance)则无任何抗疟作用[7][9]，继后的实验中, 上述结果未能重复, 这同中医文献的记载相矛盾. 为解开此疑惑, 再深入查阅古代医学文献, 最后在晋朝葛洪著《肘后备急方》中找到“青蒿一握, 以水二升渍, 绞取汁, 尽服之”的抗疟记录. 惯常煎熬中药的高温抽提法已破坏了抗疟的活性组分；温度高于60 ℃将使青蒿素完全分解. 在较低温度下进行青蒿抽提后, 获得了很满意的效果[7][9][10]，.研究组将青蒿的抽提物分成酸性与中性物部分. 移除了不具抗疟活性且有害的酸性部分, 重点抽提黄花蒿的叶片, 使有效成分的产量提高, 并能大幅度地降低其毒性[6],1971年下半年, 于190次实验失败后, 他们在60 ℃用乙醚萃取, 制成了一种无毒性的第191 号中性抽提物[7].它对感染伯氏疟原虫(Plasmodium berghei) 小鼠以及感染猴疟原虫(Plasmodium cyomolgi) 猴的疟原虫血症(parasitemia) 显示100%的疗效. 此喜讯宣告了青蒿素课题的新突破. 研究组将191 号中性抽提物最先在全体组员身上试服, 确定了其安全性.1972 年 3 月, 向“5·23 计划”南京会议报告了试服的结果. 会后不久, 研究组即远赴海南省安排临床试验. 在选试的21 例疟疾患者中, 感染恶性疟或间日疟(subtertian or tertian malaria)者各占半数. 经治疗后, 患者的发热症状可迅速消失, 血中疟原虫的数目锐减；而接受氯喹的对照组患者则无效.受到临床试验疗效的鼓舞, 研究组再回头专攻青蒿素活性组分的分离与纯化. 钟裕容等通过抽提物的层析, 1972 年11 月8 日成功分离出一种相对分子质量0.282 kD的无色结晶, 测得其分子式为C15H22O5, 熔点156～157 ℃, 即“青蒿素Ⅱ”,后命名为青蒿素(artemisinin).1972 年在得知北京科研组有关青蒿粗提物的信息后, 山东寄生虫病研究所与山东省中医药研究所合作, 还有云南省药物研究所分别独立进行黄花蒿的提取, 亦获得有效抗疟单体, 各自命名为“黄花蒿素”(山东)及“黄蒿素”(云南). 1974 年初, 上述两种单体被初步确证与北京的青蒿素属相同的药物[6]。
1975 年, 在中国科学院上海有机化学研究所、北京生物物理研究所协助下, 刘静明、周维善等确定了青蒿素的空间结构式. 根据光谱数据和X-射线分析以及化学反应, 证明它属于一种新型的倍半萜内酯[5]。
1979年中国国家科学与技术委员会向青蒿素研究组颁发了国家发明证书, 以确认其抗疟疗效[5]。
二．青蒿素的生物合成青蒿素的药源主要取自野生黄花蒿和人工栽培的黄花蒿, 但前者受地理环境与季节限制, 而且天然资源逐趋匮乏；后者种植占地大, 耗力费时, 加以植株易变异, 产量不够稳定, 因此迫切需要开拓青蒿素的新药源[11]。
由此，有研究者另辟蹊径，设想通过生物合成青蒿素。
时至今日，青蒿素的生物合成已经取得一定进展，介绍如下：早在20 世纪80 年代, 中国科学院上海有机化学研究所汪猷院士领导的研究小组就利用放射性同位素标记的2-14C-青蒿酸与青蒿匀浆(无细胞系统)保温法证明, 青蒿酸和青蒿 B 是青蒿素的共同前体[12]。
青蒿素生物合成途径仅见于青蒿, 但其“上游”途径为真核生物所共有, 可望通过“下游”途径重建, 在真核微生物(如酵母)中全合成青蒿素. 过去10 年来, 青蒿素合成基因被国内外研究团队陆续克隆并导入酿酒酵母细胞, 已成功合成青蒿酸及双氢青蒿酸等青蒿素前体. 由于酵母缺乏适宜的细胞环境, 尚不能将青蒿素前体转变成青蒿素. 因此, 青蒿依然是青蒿素的唯一来源, 凸显出继续开展青蒿种质遗传改良的必要性. 同时, 青蒿素生物合成的限速步骤尤其是终端反应机制已基本得到阐明, 有助于开展青蒿素形成与积累的环境模拟及仿生, 从而为彻底缓解青蒿素的供求矛盾创造先机[4]。
若以双氢青蒿酸为青蒿素的直接前体, 则青蒿素生物合成过程如下：首先是从乙酰辅酶 A 经异戊烯基焦磷酸(IPP)、二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)、法呢基焦磷酸到紫穗槐-4,11-二烯的合成途径, 其中DMAPP 与IPP受IPP 异构酶(IPPI)催化发生互变, 二者再被法呢基焦磷酸合成酶(FDS)作用生成法呢基焦磷酸, 并在紫穗槐二烯合酶(ADS)催化下闭环产生紫穗槐-4,11-二烯; 其次是从紫穗槐-4,11-二烯到双氢青蒿酸的合成途径, 紫穗槐-4,11- 二烯在细胞色素P450 单加氧酶(CYP71A V1)催化下, 经连续氧化依次生成青蒿醇、青蒿醛和青蒿酸, 其中青蒿醛受青蒿醛双键还原酶2(DBR2)催化而还原成双氢青蒿醛, 后者再在青蒿醛脱氢酶1(ALDH1)催化下氧化成双氢青蒿酸. 双氢青蒿醇转变成双氢青蒿醛由ALDH1/CYP71A V1 催化,其逆反应则由双氢青蒿酸还原酶1(RED1)催化;最后是从双氢青蒿酸到青蒿素的合成途径, 双氢青蒿酸经过未知的多个非酶促反应最终生成青蒿素. 此外,青蒿酸可能经多步反应合成青蒿素B 后再转变成青蒿素[13].青蒿素的生物合成主要任务有：①青蒿素前体合成工程菌的构建。
在这里为了便于叙述，将上述青蒿素生物合成过程分为“上游”“中游”“下游”三个途径，分别是从乙酰辅酶 A 到法呢基焦磷酸的“上游”途径、从法呢基焦磷酸到双氢青蒿酸的“中游”途径和从双氢青蒿酸到青蒿素的“下游”途径. 青蒿及其他高等植物与酵母等真核微生物合成法呢基焦磷酸的酶促反应完全相同(循甲羟戊酸途径), 因而只需在酵母中额外增加一个青蒿素合成代谢支路, 就能让酵母全合成青蒿素. 目前, 中游途径的酶促反应已通过导入青蒿ADS, CYP71A V1, CPR, DBR2 和ALDH1 等基因至酵母而得以完全重建, 但下游途径的反应条件在酵母中则尚未建立[4].回溯到2003 年, 美国Keasling 小组将青蒿ADS基因经密码子优化后导入大肠杆菌中表达, 同时用酵母萜类合成途径代替大肠杆菌萜类合成途径, 首次在细菌体内合成出青蒿素的第一个关键前体——紫穗槐-4,11-二烯, 在 6 L 发酵罐中培养60 h 的产率达到450 mg/L[14]。
2006 年, 他们将ADS 基因连同CYP71A V1 和CPR 基因同时导入酿酒酵母中表达, 培育出世界上第一株生产青蒿酸的酵母工程菌, 经代谢途径修饰与优化, 其产率已达153 mg/L[15]。
加拿大Covello 小组于2008 年将新克隆的青蒿DBR2 基因连同ADS, CYP71A V1 和CPR 基因一同导入酿酒酵母,率先培育出合成双氢青蒿酸的酵母工程菌, 其中双氢青蒿酸产率为15.7 mg/L, 青蒿酸产率为11.8 mg/L[16]。
中国医学科学院及北京协和医科大学药物研究所的程克棣小组将青蒿ADS 基因按酵母偏爱密码子优化并导入酿酒酵母后, 也培育出产紫穗槐-4,11-二烯的酵母工程菌[57]。
瑞典卡尔马大学的Brodelius 小组将ADS 基因导入酵母中, 分别获得质粒表达及染色体整合表达的产紫穗槐-4,11-二烯酵母工程菌, 其中质粒表达酵母工程菌培养16 d 后的紫穗槐-4,11-二烯,产量为0.6 mg/L[17]。
然而, 到目前为止, 国内外还没有一个研究小组将酵母工程菌中的青蒿素前体转变成青蒿素, 其原因可能是酵母不具备青蒿素合成所需要的细胞环境[4].这里面临着一个策略选择, 即在微生物中合成青蒿素前体后是改用化学方法半合成青蒿素, 还是继续探索让微生物将青蒿素前体转变成青蒿素的方法? 现在看来, 国外选择的是前者, 并且已先期启动产业化进程. 不过, 从工艺、成本、环境影响等方面考虑, 实现青蒿素的微生物全合成无疑有着更大的应用价值[4].②高产青蒿素转基因青蒿植株的培育。
这一步骤首先要寻找高产青蒿素转基因青蒿培育的有效途径。
青蒿素是一种次生代谢产物, 它在青蒿中的积累量很小, 而且不同地区生态类型的差异很大。
中国科学院植物研究所叶和春研究小组最早开展转基因青蒿研究, 他们将重组法呢基焦磷酸合成酶基因(FPS)导入青蒿, 以增加FPS 基因的拷贝数目, 期望增大青蒿素生物合成途径的碳流(“开源法”), 由此获得青蒿素含量比对照高3~4 倍的转基因青蒿发根(0.2%~0.3%)[18]及比对照高2~3 倍的转基因青蒿植株(0.8%~1%)[19][20]. 类似地, 印度科学家用重组羟甲基戊二酰辅酶 A 还原酶基因(HMGR)培育转基因青蒿植株, 其青蒿素含量提高22.5%[21]将反义鲨烯合酶基因(asSS)导入青蒿,以阻断竞争青蒿素生物合成的类固醇分支途径(“节流法”), 获得类固醇含量比对照(0.08%鲜重)下降近一半(0.04%~0.05%鲜重)及青蒿素含量比对照(0.45%干重)提高近3 倍(1.23%干重)的转基因青蒿植株[22]。