有关紫杉醇生产的影响因素与对策

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紫杉醇市场分析

紫杉醇市场分析

紫杉醇市场分析紫杉醇(paclitaxel)是一种重要的抗癌药物,被广泛用于治疗多种类型的癌症。

在过去几十年里,紫杉醇市场经历了持续增长和快速发展,因为它在癌症治疗中的有效性和广泛应用。

本文将从紫杉醇的市场需求、供应链和未来市场前景等方面进行分析。

首先,紫杉醇市场的需求主要来自癌症治疗领域。

由于其卓越的抗癌活性和广谱动力学特性,紫杉醇被用于治疗多种癌症,例如乳腺癌、卵巢癌、肺癌等。

癌症的高发率和不断增加的患者数量推动了紫杉醇的市场需求。

此外,随着癌症治疗技术的不断改进和人们对健康的关注增加,紫杉醇市场的需求将继续增长。

其次,紫杉醇市场的供应链包括紫杉醇的生产商、经销商和最终用户。

目前,全球紫杉醇市场的主要生产商集中在美国、欧洲和亚洲地区。

这些生产商通过与经销商和最终用户建立合作关系,将紫杉醇产品推向市场。

生产商通过与最终用户的合作,了解市场需求和产品反馈,从而不断改进产品质量和疗效。

紫杉醇市场的竞争非常激烈。

除了主要的生产商,还存在许多小规模的生产商。

这些小规模生产商主要通过定制化生产和灵活的供应链来满足特定客户的需求。

此外,由于紫杉醇的专利已过期,一些仿制药也进入了市场,这进一步加剧了市场竞争。

为了在激烈的市场竞争中脱颖而出,生产商需要不断提高产品质量、降低成本,并提供更好的客户服务。

未来,紫杉醇市场将面临一些挑战和机遇。

首先,随着抗癌药物研发的不断进展,紫杉醇可能面临来自其他替代治疗药物的竞争。

例如,基因治疗、免疫治疗等新兴疗法的出现可能改变癌症治疗的格局。

因此,生产商需要不断创新,提高产品的特异性和抗癌活性,以保持市场竞争力。

另外,紫杉醇市场还面临着市场规模扩大的机遇。

随着全球癌症患者数量的增加和新兴市场的快速发展,紫杉醇市场的需求将进一步增长。

特别是在亚洲和中东等地区,由于人口增长和健康意识的提高,癌症治疗市场将迎来新的增长点。

总的来说,紫杉醇作为一种重要的抗癌药物,在市场需求、供应链和未来市场前景等方面都具有巨大潜力。

浅析细胞培养生产紫杉醇的影响因素及对策

浅析细胞培养生产紫杉醇的影响因素及对策

浅析细胞培养生产紫杉醇的影响因素及对策摘要:紫杉醇是一种有效治疗多种癌症的天然植物,具有高效、低毒、广谱、作用机制独特等特点,然而不断增长的抗癌药物需求和红豆杉资源的缺乏,为紫杉醇的工业化生产带来了很大压力,利用植物细胞培养生产紫杉醇被公认是一种有效的途径。

本文着重阐述了一些因素对紫杉醇产量的影响,以及利用生物反应器进行细胞培养时存在的问题,并针对这些影响因素给出了相应的对策。

并提出提高紫杉醇产量的方法,在文章最后给出了一些建议。

关键词:红豆杉紫杉醇细胞培养影响因素对策利用细胞悬浮培养方法提取紫杉醇是近年来红豆杉研究的一个重要课题。

自1989年首次报道细胞培养法生产紫杉醇以来,各国学者开展了广泛研究,目前细胞培养已经取得了较大进展,但还存在诸多需要克服的技术性难题。

紫杉醇是红豆杉属植物的次级代谢物,植物细胞培养生产次级代谢产物包括两个重要环节,一是细胞生长,二是产物合成。

这两个环节的任何影响因素都会影响到生产效率。

具体因素包括生物因素、物理因素和化学因素。

另外,本文还阐述了反应器对实验的影响及一些反应器的结构创新。

一、生物因素1、细胞株大量的研究表明,植物细胞的分化与次生代谢物的合成有密切的关系。

这些分化不但包括整植株、器官、组织,还包括细胞和亚细胞水平的分化。

分化的细胞、组织、器官往往有较高含量的次生代谢物。

因此,在生物反应器中通过大规模培养分化组织、器官、甚至整个植株可以生产次生代谢物。

目前,植物细胞培养所采用的培养物有细胞团块、绿色愈伤组织、冠瘿组织、不定芽(原基)、茎段、正常根、毛状根、畸形芽、胚(胚状体)甚至整个小植物。

2、褐变红豆杉属植物愈伤组织的诱导、继代培养过程中,细胞会分泌大量的棕色色素物质,这些色素物质的积累会影响愈伤组织生长,愈伤组织受毒害而逐渐转为暗褐色至黑色,这种现象称为褐变。

该现象与常见的木本植物培养初期发生褐变不同,后者通过选用较小外植体、频繁继代等一般可以克服,且以后不会发生;而就红豆杉而言,无论何种外植体来源的愈伤组织,常连续发生褐变,严重时会抑制细胞的增殖生长以至致死,使用抗氧化剂、吸附剂等多种方法,都只能减轻褐化[1]。

紫杉醇的工厂化生产应用的原理

紫杉醇的工厂化生产应用的原理

紫杉醇的工厂化生产应用的原理紫杉醇简介紫杉醇是一种天然存在于紫杉树(Taxus spp.)中的次级代谢产物,被广泛用于药物研究和临床治疗。

紫杉醇具有抗肿瘤、抗炎、抗植物病毒和抗真菌活性等各种生物活性。

工厂化生产紫杉醇的意义工厂化生产紫杉醇具有以下几个重要意义: 1. 提高紫杉醇的产量:紫杉树中紫杉醇的含量较低,通常可达到0.02%-0.05%。

通过工厂化生产,可以大大提高紫杉醇的产量,满足临床需求。

2. 降低生产成本:工厂化生产紫杉醇可以通过精细调控和优化工艺参数,降低生产成本,使药物更加可承受。

3. 保护紫杉树资源:紫杉树是紫杉醇的天然来源,但因过度采伐和生境破坏,其资源面临枯竭的风险。

工厂化生产紫杉醇可以避免对紫杉树资源的过度依赖,确保其可持续利用和保护。

工厂化生产紫杉醇的原理工厂化生产紫杉醇的原理主要包括以下几个方面: 1. 选择高累积紫杉醇的菌株:通过筛选和改良菌株,选择高产紫杉醇的菌株作为生产菌株。

常见的菌株包括紫杉菌属、雷公藤菌属等。

2. 优化培养基配方:通过优化培养基的营养成分和添加物,提供优良的生长环境,促进菌株生长和紫杉醇产量的提高。

培养基的优化可以包括碳源、氮源、矿质盐、生长因子等方面。

3. 改良发酵工艺:发酵工艺是工厂化生产紫杉醇的核心环节。

通过改良发酵条件如温度、pH、氧气供应、搅拌速度等参数,优化发酵过程,提高紫杉醇的产量。

同时,还需要对发酵时间、发酵容器、采样时间等进行合理调整。

4. 高效提取技术:提取紫杉醇的方法包括有机溶剂提取、超临界流体萃取、液相色谱等。

通过优化提取工艺,提高紫杉醇的纯度和提取率,以满足药物质量要求。

5. 生物转化技术:紫杉醇的特定官能团可以通过生物转化反应进行改造,从而得到更多种类的紫杉醇衍生物。

这些衍生物具有不同的生物活性和药理特性,可以用于药物研发和临床治疗。

工厂化生产紫杉醇的前景随着生物技术和合成化学的不断发展,工厂化生产紫杉醇的技术不断完善,产量和纯度得到了很大提高。

2023年紫杉醇行业市场分析现状

2023年紫杉醇行业市场分析现状

2023年紫杉醇行业市场分析现状紫杉醇是一种具有抗肿瘤活性的天然化合物,广泛应用于临床治疗多种癌症。

紫杉醇行业市场分析现状如下:1. 市场规模:紫杉醇市场规模庞大,全球年销量超过10亿美元。

随着癌症患者数量的不断增加,紫杉醇市场有望继续保持较快增长。

2. 技术和产能:目前,紫杉醇主要由紫杉醇原料药提取制得,或通过人工合成获得。

先进的提取和合成技术已经大大提高了产能和纯度,满足了市场需求。

3. 市场竞争:目前,紫杉醇市场存在较大的竞争。

主要的紫杉醇制剂包括Taxol和Abraxane等,这些产品在全球范围内竞争激烈。

4. 市场份额:目前,Taxol仍然是全球紫杉醇市场的主导产品,占据着大部分市场份额。

然而,Abraxane等新型紫杉醇制剂在市场上也表现出良好的增长势头,逐渐蚕食Taxol的市场份额。

5. 市场地域:紫杉醇市场主要集中在北美地区和欧洲。

这些地区有较高的癌症患者数量和较高的医疗保障水平,使得市场需求较大。

6. 政策和环境:近年来,紫杉醇受到了政府的关注和支持。

政府在促进医疗保障和研发创新方面采取了一系列举措,为紫杉醇行业的发展创造了良好的政策和环境。

7. 未来趋势:随着人们对癌症认识的深入和治疗技术的不断提高,紫杉醇市场有望在未来继续快速增长。

同时,新型紫杉醇制剂的研发和推出也将进一步改变市场格局。

总结起来,紫杉醇行业市场在技术和产能方面取得了显著进展,市场规模庞大且有望继续增长。

然而,市场竞争激烈,所以企业需要不断提高产品质量和技术创新能力,以赢得更多市场份额。

政府的支持和政策环境也非常重要,为企业提供更好的发展空间。

最后,随着癌症治疗技术的进一步发展,紫杉醇市场有望迎来更多机遇和挑战。

紫杉醇的大规模培养及其影响因素

紫杉醇的大规模培养及其影响因素

课程名称细胞工程课题紫杉醇的大规模培养及其影响因素学院酿酒与食品工程学院专业生物工程姓名学号指导老师老师紫杉醇的大规模培养及其影响因素钟坤1酿酒与食品工程学院生工112班摘要:紫杉醇是一个从红豆杉植物中提取的对多种癌症都具有较好疗效的天然药物。

近几年植物细胞培养生产紫杉醇的尝试性研究不断有突破性进展,综合当今研究报告,对利用植物细胞培养大规模生产紫杉醇过程及其影响因素作一定的分析与概述。

关键字:紫杉醇、细胞培养、红豆杉、影响因素紫杉醇是一种复杂的天然的抗癌药物,属于二萜生物碱,其基本结构由浆果赤霉素Ⅲ和连接其13位碳上一苯丙氨酸衍生物构成。

1982年紫杉醇开始在临床上进行试验,1989年完成II期临床,1990年进行Ⅲ期临床,1992年12月29日美国正式批准用于晚期卵巢癌、肺癌、子宫癌的治疗。

它是经认证、目前最好的天然抗癌药物之一,可广泛用于肺鳞癌、肺腺癌、乳腺癌、睾丸胚胎癌、卵巢癌、恶性胸腺癌、胆囊癌、食道癌、非小细胞肺癌、淋巴瘤、膀胱癌、生殖细胞癌、头颈癌等肿瘤的治疗,特别是晚期卵巢癌的治疗。

1995年中国医学科学院药物研究所研制的国产紫杉醇原料(从云南红豆杉、西藏红豆杉、东北红豆杉、中国红豆杉和美丽红豆杉五种植物中提取,纯度达98%以上)、据估算,从1000~2000棵稀有的紫杉树皮中只能提取lkg紫杉醇,而对l例病人制各充足的药物需3~4棵百年的老红豆杉树。

由于红豆杉属植物中紫杉醇的含量极低,远远不能满足市场的要求。

为了解决紫杉醇供需之间的尖锐矛盾,多年来,科学家在寻找及扩大紫杉醇药源途径方面做了大量工作,紫杉醇的全合成已取得成功,但皆因路线长,收率低等原因目前无法实现工业化.化学半合成是一条扩大紫杉醇来源的较好途径,国外已用半合成法生产紫杉醇,但化学半合成所用前体巴卡亭III和10一去乙酰巴卡亭III等仍要依赖于从红豆杉属植物中提取,限制了它的应用,利用植物细胞培养技术生产紫杉醇是一种大有前途的途径。

紫杉醇的不良反映及防范方法

紫杉醇的不良反映及防范方法

紫杉醇的不良反映及防范方法【关键词】紫杉醇;不良反映;防范方法紫杉醇(taxol)是以红豆杉属植物为要紧原料提取的一种双萜类化合物,其通过作用于微管系统、干扰细胞的有丝割裂、阻碍肿瘤细胞的复制而起到抗肿瘤作用[1]。

紫杉醇对乳腺癌、卵巢癌、子宫癌具有特殊疗效,专门是对抗药的晚期卵巢癌、晚期乳腺癌及恶性黑色素瘤等患者有显著疗效[2]。

随着紫杉醇在临床的普遍应用,不良反映发生率明显增多。

1 不良反映过敏反映过敏性休克、支气管痉挛要紧表现为血压下降、胸闷、支气管痉挛等,多发生在紫杉醇静脉滴注进程的前30 min内,以1~5 min最多见,发生率达25%~30%。

医治前常规同意类固醇激素、苯海拉明和H2受体阻滞剂(西咪替丁等)进行预医治的,严峻过敏反映的发生率明显降低[3]。

皮肤反映最多见的病症是潮红,伴或不伴瘙痒性皮疹、胸部紧缩感、后背疼痛、呼吸困难和药物热或寒战[3]。

皮疹要紧局限于手、脚、双臂、脸部和(或)胸部的凸起部,停药及对症医治后,病症取得减缓。

另外,部份患者还伴有脱皮、指甲脱色等反映。

胃肠道反映丁有奕等[4]报导,单药给药剂量为135~175 mg/m2时,胃肠道不良反映表现为恶心呕吐、腹泻和口腔粘膜炎,发生率别离为53%、26%、26%;彭春燕[5]应用紫杉醇进行化疗100例,上述不良反映的发生率别离为59%、42%、39%。

液体潴留和水肿紫杉醇可使毛细血管通透性增加及体重增加,当用药积存剂量达400 mg/m2后,可显现下肢液体潴留,乃至全身性水肿,体重可增加3 kg以上。

一样情形下,停止医治后液体潴留会慢慢消失,极少数患者可显现胸腹腔积液[6]。

毒性反映资料说明,紫杉醇的要紧毒性靶器官为造血系与淋巴系、神经系统、心脏传导系统,临床实验证明,积存剂量时毒性反映加重,但为可逆性的。

血液学毒性反映①最多见的毒性是中性粒细胞减少症。

初期临床研究报导,紫杉醇单药剂量为200~250 mg/m2时,严峻的中性粒细胞减少症的发生率为15%~54%,需要粒细胞集落刺激因子(G CSF)的支持[7]。

紫杉醇可行性报告

紫杉醇可行性报告

紫杉醇可行性报告1. 简介紫杉醇(Paclitaxel)是一种天然的抗肿瘤药物,广泛应用于临床治疗。

它以其独特的抗癌机制和良好的疗效而受到广泛关注。

本报告将对紫杉醇的可行性进行评估和分析。

2. 药物特性紫杉醇是一种来源于卵叶云杉(Taxus brevifolia)的次生代谢产物。

它主要通过抑制肿瘤细胞的有丝分裂,阻断肿瘤细胞的生长和扩散。

紫杉醇还具有良好的脂溶性,可以有效地渗透细胞膜,使药物更容易进入细胞内部。

紫杉醇在临床治疗中被广泛应用于多种恶性肿瘤的治疗,包括卵巢癌、乳腺癌、肺癌等。

研究表明,紫杉醇在治疗卵巢癌和乳腺癌方面的疗效非常显著,可以显著延长患者的生存期,并且能够改善患者的生活质量。

3. 市场需求目前,世界各地都面临着恶性肿瘤的威胁。

根据世界卫生组织的数据,恶性肿瘤是全球导致死亡的主要原因之一。

然而,由于恶性肿瘤的复杂性和多样性,对有效的治疗药物的需求非常迫切。

紫杉醇作为一种有效的抗肿瘤药物,具有巨大的市场需求潜力。

随着人口老龄化的加剧和癌症发病率的增加,对紫杉醇的需求将进一步增长。

尤其是在发展中国家,由于医疗水平的提高和人们对健康的重视,对抗肿瘤药物的需求将持续增加。

4. 生产可行性紫杉醇的生产主要依赖于卵叶云杉这种稀有的植物。

然而,由于卵叶云杉生长缓慢,且在野外资源受限,导致紫杉醇的生产面临一定的困难。

为了解决这个问题,科学家们进行了大量的研究,尝试通过生物技术手段来提高紫杉醇的产量。

利用转基因技术和细胞培养技术,可以大幅度提高紫杉醇的生产效率,降低生产成本。

目前,已经有一些公司成功地将紫杉醇的生产工艺商业化,并取得了良好的经济效益。

5. 技术进步和竞争优势随着生物技术和制药工艺的不断发展,紫杉醇的生产技术也在不断改进。

通过不断优化工艺流程和提高产量,紫杉醇的生产成本得到了有效控制。

同时,紫杉醇的质量也得到了进一步提升,保证了药物的疗效和安全性。

此外,紫杉醇作为一种天然产物,具有其他合成药物无法替代的优势。

2023年紫杉醇原料药行业市场环境分析

2023年紫杉醇原料药行业市场环境分析

2023年紫杉醇原料药行业市场环境分析紫杉醇是一种具有广泛药理活性的天然产物,是肿瘤治疗中的重要药物。

目前,紫杉醇市场环境变化较大,面临着依赖进口原料药、价格震荡、替代产品竞争等挑战,同时也有着市场增长潜力、政策扶持等机遇。

本文将分析紫杉醇原料药行业市场环境。

一、行业背景自20世纪60年代初开展紫杉醇的研发以来,这种化合物被证明具有广泛的抗肿瘤活性。

1988年,紫杉醇经美国国家癌症研究所(NCI)评估为世界上最重要的肿瘤药物之一。

因此,紫杉醇被认为是目前肿瘤治疗领域中不可或缺的药物之一。

二、市场环境分析1.依赖进口原料药目前国内生产的紫杉醇仍主要依赖进口原料药,例如印度、美国等地的紫杉醇中间体制造商。

进口原料药价格的波动对紫杉醇制剂企业生产成本会产生较大影响,而且也面临着原料药供应不稳定的风险。

2.价格震荡紫杉醇价格波动较大,2018年11月紫杉醇价格达到1362万元/千克的最高点,但在2020年初,由于新冠疫情影响以及紫杉醇仿制药价格竞争的影响,紫杉醇价格跌至620万元/千克,降幅达50%以上。

这给紫杉醇制剂企业的生产和盈利带来了巨大压力。

3.替代产品竞争随着紫杉醇仿制品的陆续上市,紫杉醇制剂市场逐渐迎来竞争。

根据公开数据,2019年3月,我国首家紫杉醇仿制品凯立德被批准上市。

此后,其他多个厂家的紫杉醇仿制品也陆续获批上市,如红太阳、华东药厂等。

相比较进口原料药加制成本昂贵,同等质量的仿制品价格更为优惠。

所以,生产者面对的竞争大增。

三、机遇与挑战1.市场增长潜力随着人们对健康意识日益增强,对药物治疗的需求也在不断增加,同时患者数量也在不断上升,市场需求增长潜力巨大。

2.政策扶持随着我国加入WTO,国家鼓励保护知识产权,依法打击假冒伪劣产品的行为,因此,从政策上鼓励创新和保护知识产权,为紫杉醇制剂企业提供了发展机遇。

总之,紫杉醇原料药市场环境变化较大,面临着价格波动、替代产品竞争等挑战;但在市场增长潜力和政策扶持的机遇下,为紫杉醇制剂企业的发展提供了重要支持,也展示了巨大的市场潜力。

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有关紫杉醇生产的影响因素与对策有关紫杉醇生产的影响因素与对策紫杉醇(Taxol) 是从红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属(Taxus) 植物树皮、针叶中分离出的一种四环二萜酰胺类化合物, 它能有效地治疗晚期卵巢癌, 乳腺癌和其它癌症, 被称为是过去几十年中发现的最好的抗癌药物。

1992 年12月29日, 美国FDA 正式批准紫杉醇作为治疗晚期卵巢癌的新抗癌药物(商品名为Paclitaxel)。

由于紫杉醇在植物体中的含量相当低,大约从3~6棵60~100年生大树的树皮中才能提取到1g 紫杉醇, 可治疗一个癌症患者。

目前全球每年200kg紫杉醇的消耗量意味着要砍伐100万棵红豆杉大树, 随着紫杉醇应用范围的扩大, 其需求量必然会逐年增加, 而红豆杉树生长速度相当慢, 直径20cm的树需生长100年! 因此, 伐树生产紫杉醇的方法不仅会严重破坏该树的长期生存和分布, 也根本无法满足人们对紫杉醇的需求。

尖锐的供需矛盾在医学、化学和生物学领域中引起了一场非同寻常的广泛研究, 以增加这种化合物的来源。

目前生产紫杉醇的主要方法紫杉醇的生产方法主要是提取分离和化学合成,提取分离的方法按来源不同又可分为三大类: 从植物中分离提取、从真菌中分离提取及从培养细胞中分离提取。

1.1 直接从红豆杉科植物中分离提取紫杉醇含量与种、部位、生长年限、生长环境等因素有关。

在所有红豆杉中短叶红豆杉中紫杉醇含量最高;从生长时间上看,生长时间越长的器官或组织紫杉醇含量越高;从生长环境上看,生长在阴处的树皮比暴露在日光下的高;就部位来看,一般树皮中紫杉醇含量较高,短叶红豆杉树皮中紫杉醇含量可达0.069%。

据估算,从2000~ 3 000棵稀有的紫杉树皮中只能提取1 kg紫杉醇,而对1例病人制备充足的药物需3~ 4棵百年的老红豆杉树。

这要求人工栽培的红豆杉品种紫杉醇含量高、生长迅速。

目前,曼地亚红豆杉能相对较好地满足这些要求,它是一个杂交品种,生长迅速3~ 5day后可收获两次枝叶,其针叶中紫杉醇含量为0.017% ~ 0.046%。

因此,人工种植该品种生产紫杉醇的成本不会低,但是,选育优良品种提取紫杉醇无疑是一个有价值的研究方向。

1.2 直接从紫杉醇产生菌中提取紫杉醇产生菌主要是一些红豆杉的内生真菌。

真菌中最高紫杉醇含量为185.4 g/ L,可见,当前利用微生物发酵方法产生紫杉醇的量很低,难以达到工业化生产的要求。

而且,真菌自身合成紫杉醇的途径还未见报道,自身是否存在紫杉醇的合成途径还需进一步研究探索。

此生产方法的前景还不明朗。

1.3 化学合成法化学合成是生产药物的一条重要途径,许多天然药物(如一些抗生素) 除了可从生物体内提取外,还可通过化学的方法合成。

紫杉醇的药效被发现以来,其化学合成的方法一直受到重视并得到很多的研究探索。

迄今为止,在生产上有价值的紫杉醇的全合成尚未取得成功。

紫杉醇结构复杂,母核有9个手性中心,因此应有2 048个非对映异构体,紫杉醇的半合成是以天然来源的baccatin 或10-去乙酰baccatin 为原料,通过13 位酯化得到紫杉醇或其它半合成衍生物。

此法首先合成侧链, 然后把侧链接到baccatin或10-去乙酰baccatin 上去。

紫杉醇的半合成法的问题主要在于:1) 合成原料在植物中含量不高,分离成本较高。

2) 每一步反应得率低,而且有时会碰到选择性较差的问题。

所以,无论是全合成还是半合成目前都取得了成功,但都难以应用于大规模的工业化生产。

1, 4 利用红豆杉细胞培养生产紫杉醇大规模地培养微生物细胞实现了许多种抗生素的大量生产,极好地满足了病人对抗生素的需求,挽救了无数人的生命。

抗生素是微生物的次生代谢产物,紫杉醇是植物细胞的次生代谢产物,能否通过大规模的植物细胞培养大量获取紫杉醇很有研究价值。

就现有的报道来看,这一生产方法受到了许多学者的重视,许多研究者在高产细胞系的选择和代谢调控方面进行了大量的卓有成效的研究。

影响紫杉醇生产的几个因素:1.碳源碳源作为植物生长的基质和能量来源,对细胞生长和次级代谢产物的生产有很大影响。

在短叶红豆杉细胞悬浮培养中,比较了20g/L 的蔗糖、乳糖、半乳糖、葡萄糖、果糖对细胞生长的影响,发现半乳糖和蔗糖最有利于细胞生长。

在高起始糖浓度的培养基中,果糖最能刺激紫杉醇的合成。

与高起始糖浓度培养的细胞相比,采用补糖的方法,紫杉醇产量在静止期可显著增加。

南方红豆杉细胞对蔗糖的消耗有一个临界点,即培养液中总残留有1g/L的蔗糖不能被吸收,而培养液中浓度为30g/L的蔗糖对细胞生长和产物合成最为有利。

蔗糖大部分被降解成葡萄糖和果糖,其中葡萄糖有利于细胞的前期生长以获得大量的悬浮细胞,在中期添加果糖有利于细胞培养后期合成紫杉烷类化合物。

2.氮源在氮源组成中,较低的NH4/NO3比有利于细胞的快速生长,而其他无机盐浓度与细胞生长之间不存在这种关系。

培养基中高浓度的NO3有利于云南红豆杉愈伤组织的生长,而高浓度的NH4则抑制愈伤组织的生长,但可显著提高紫杉醇的含量。

在无机氮全部为铵态氮的处理中,愈伤组织接种1周后就变成砖红色,增殖较少,其生长指数显著低于对照,但紫杉醇含量较对照高1倍。

3. 光照在离体无菌培养条件下,细胞处于异养状态,且培养基中已经添加了足够的碳源,光照并非用来提供光合作用的能量,但是不同的光照时间和光照强度仍然会对细胞代谢产生一定的影响。

白光对东北红豆杉愈伤组织和悬浮培养细胞中紫杉醇积累的影响发现,暗培养时悬浮细胞的生长量是白光培养下的2-3倍,紫杉醇的产量也是白光培养下的3倍。

其原因可能有2个:一是紫杉醇(二萜)的远程前体是甲戊二羟酸(MVA),而MVA的合成量与甲戊二羟酸酰辅酶A还原酶(HMGR)的活性正相关,光照会导致HMGR的活性降低,最终导致紫杉醇积累的降低;二是光照会抑制紫杉醇的胞外分泌,从而可能导致胞内合成过程的反馈性抑制。

4. 温度虽然大多数植物细胞的适宜生长温度范围较宽(22-30℃),但在红豆杉细胞生长和紫杉醇合成过程中,适宜温度还是起着一定作用。

低温处理对红豆杉细胞悬浮培养的影响,比较了分别在2、4、6、8℃下处理12,24,36h以及恢复12,24,36h对红豆杉细胞分裂指数的影响。

结果表明,在2℃下处理12H,恢复12h红豆杉细胞分裂指数提高了115%,说明低温对其细胞生长具有诱导作用。

中国红豆杉在24℃下培养一段时间后,升高温度至29℃,再培养14-21d时,紫杉醇含量可达到137.5mg/L,如果21d后仍持续保持29℃,紫杉醇含量可在这一峰值保持42d,由此可见,温度与紫杉醇合成途径之间有明显的相关性。

5. pH值培养基pH值在4.8~7.8时,东北红豆杉愈伤组织的生长没有明显差异。

但是培养基pH值对东北红豆杉和南方红豆杉愈伤组织生长、紫杉醇含量与苯丙氨酸解氨酶活性的影响后,pH值的高低对红豆杉愈伤组织生长及紫杉醇含量影响很大,且PAL活性的大小与紫杉醇含量呈正相关。

即PAL活性高,紫杉醇含量往往也高。

这可能是因为:在PAL的作用下,由苯丙氨酸脱氨基而形成的肉桂酸参与了Wintersein 酸的形成,而Wintersein酸是紫杉醇合成的前体。

值得注意的是,有利于愈伤组织生长的pH值却不利于紫杉醇的积累,而且往往是愈伤组织生长越好,紫杉醇含量越低;生长状态较差的,紫杉醇含量反而可能增高。

6. 气体植物细胞在悬浮培养时需要氧气O2,同时也能非光合地固定一定浓度的二氧化碳,只有O2和CO2的浓度达到某一平衡点时,细胞才会很好地生长,乙烯是植物细胞在不良刺激下产生的一种防御性气体,对紫杉醇产量的提高不利。

对于浆果红豆杉的悬浮培养细胞,在培养基中维持低浓度的CO2并移走乙烯,同时提供充足的O2能够促进细胞生长,增加紫杉醇的产量。

扩大紫杉醇资源的途径主要有以下几个:一、进行红豆杉树木的扦插、育苗通过优株选择、品系匹配、控制授粉进行良种选育, 繁育出高生长量、高紫杉醇含量的杂交种苗。

南方红豆杉具有的高生物量性状与北方红豆杉具有的高抗逆性状和紫杉醇高含量性状通过种间杂交组合, 有望提高原料植物的紫杉醇生产力。

研究表明, 对红豆杉采用营养袋作基质, 用ABT生根粉浸基部1~2小时, 在室外常规管理下, 生根率高达70%~90%,且扦插苗根系发达, 占用土地少, 便于管理, 移栽成活率高。

二、进行紫杉醇的化学合成与半合成全合成紫杉醇。

一般采用两种合成途径, 一种是线性合成法, 另一种是收敛途径。

两种途径均需要25~30 步复杂的化学反应过程, 若实现工业化生产紫杉醇, 还有一定的距离。

半合成紫杉醇。

主要是从红豆杉的针叶中获得高含量的10- 去乙酰浆果赤霉素Ⅲ, 以此为原料半合成紫杉醇以及同系物taxotere,taxotere 的抗肿瘤作用与紫杉醇相似。

在临床试验中, 采用taxotere 治疗晚期肿瘤患者, 有效率达40%。

由于红豆杉针叶产量大、再生能力强, 因此, 半合成紫杉醇的原料是很丰富的。

三、进行紫杉醇的组织培养近年来, 国内外进行愈伤组织培养的红豆杉或变种已超过10 个, 其中大部分被证实可产生紫杉醇。

研究较集中的是欧洲红豆杉、太平洋红豆杉、东北红豆杉等, 选作诱导愈伤组织的外植体包括根、茎、叶、树皮、形成层、大配子体、种子胚、假种皮、幼苗胚轴等。

还有人用发农杆菌转化红豆杉细胞离体培养生产紫杉醇及其类似物, 诱导其发根, 然后大量培养发根, 从发根中提取紫杉醇。

由于发根速度较快, 且遗传性状稳定, 有望成为工业化生产紫杉醇的一条新途径。

四、进行紫杉醇的细胞培养自1989年首次利用细胞培养技术生产紫杉醇后, 红豆杉细胞悬浮培养的研究报告呈逐年增加趋势, 研究范围涉及细胞株系的选择, 细胞生长、紫杉醇生产及营养成分消耗的动力学、诱导物、菌体、激素的种类和浓度、糖的种类和浓度、生物过程的偶合、生物反应器的种类、培养环境等方面的内容。

目前利用细胞培养技术生产紫杉醇的研究已经进入到生物反应器放大阶段。

五、进行紫杉醇产生菌的工程菌株构建与发酵生产利用生物技术合成紫杉醇是近年来国内外的研究热点。

其中微生物生产紫杉醇的研究取得了突破性进展, 但就目前水平来说, 还达不到工业化生产的要求。

微生物发酵法生产紫杉醇的关键问题是紫杉醇产生菌的分离和发酵液中紫杉醇产量的提高, 这也是构建工程菌株的关键, 目前还有许多关键技术问题需要解决。

研究者认为有两个设想是可行的: 其一是从红豆杉中分离紫杉醇基因组, 将其转移到真菌中, 使其稳定地提高紫杉醇的含量。

因为在许多植物——微生物共生系统中, 宿主植物中某些微量的化合物对微生物产生目的产物是必不可少的,它可以启动微生物中某些遗传机能, 促进目的产物的合成。

相信在不久的将来,选取优良的紫杉醇产生菌为出发菌株, 通过诱变育种、细胞工程或基因工程手段进行改造, 从而筛选得到高产工程菌株用于工业化生产, 可以彻底解决紫杉醇资源的危机。

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