我國科學家在“明星抗癌藥”紫杉醇研究領域取得重大突破

我國科學家在“明星抗癌藥”紫杉醇研究領域取得重大突破

北京時間2024年1月26日凌晨3時,國際頂級學術期刊《科學(Science)》在線發表了中國農業科學院基因組所(省實驗室深圳分中心)閆建斌研究員與北京大學雷曉光教授等合作完成的最新研究成果:“Characterization and heterologous reconstitution of Taxus biosynthetic enzymes leading to baccatin III(巴卡亭III生物合成酶的鑑定與異源重構)”,研究發現了紫杉醇生物合成途徑中的兩個缺失的關鍵酶“T9αH”“TOT”,闡明瞭關鍵結構分子—紫杉烷氧雜環丁烷的形成機制,打通了紫杉醇生物合成途徑。

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“我病了三年,4萬塊錢一瓶的藥我吃了三年,房子吃沒了,家人被我吃垮了。”電影《我不是藥神》中一段話讓不少人潸然淚下,吃不起的“天價救命藥”背後是歐美製藥企業對於專利技術的壟斷。如何讓更多人能夠吃上“更便宜、更有效”的救命藥?自主研發是關鍵。

爲解決“明星抗癌藥”紫杉醇生物合成的卡脖子難題,打破國外技術壟斷,中國農業科學院深圳農業基因組研究所(嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室深圳分中心)聯合北京大學、清華大學等國內外六家單位開展技術攻關,在國際上率先實現了紫杉醇的生物合成,有望解決“明星抗癌藥”紫杉醇供應不足的問題。

閆建斌介紹,紫杉醇是世界著名的植物抗癌天然產物藥物,廣泛應用於乳腺癌、卵巢癌等多種癌症的臨牀治療。然而,天然紫杉醇產量稀缺且來源單一,僅能從珍稀瀕危裸子植物紅豆杉中提取。各國科學家都在尋找一種可以替代天然提取紫杉醇的合成方法,然而,由於紫杉醇生物合成途徑高度複雜,半個世紀以來,該通路依然未被完全解析。

該研究綜合利用基因組學、代謝組學、生物化學、分子生物學、化學生物學、合成生物學等技術手段,對多個紫杉醇生物合成關鍵候選基因進行篩選,成功發現了紫杉烷氧雜環丁烷合酶和紫杉烷碳9位氧化酶,並進一步解析了植物中氧雜環丁烷結構形成的催化機制,改變了環氧化物是生成氧雜環丁烷的先決條件的傳統認知。在此基礎上,科研人員通過人工異源合成途徑構建策略,利用植物底盤實現了合成路線的人工重構,成功在植物底盤中以9個關鍵合成酶生成了紫杉醇工業化生產前體巴卡亭Ш。

該研究標誌着我國在紫杉醇合成生物學理論和技術上站在了世界領先地位,相關研究成果已申請或獲得多項專利,爲我國紫杉醇綠色製造產業化鋪平了道路。

中國科學院院士趙國屏評價稱,閆建斌研究員領銜完成的這一研究成果結束了闡明紫杉醇生物合成途徑的漫長研究歷史,標誌着在天然化合物生物合成途徑解析以及人工底盤通路重構方面的教科書式的突破;也生動代表着我國一批中青年科學家,在合成生物學領域探索奮鬥近二十年所達到的里程碑式新高度。

中國科學院院士鄧子新表示,該研究實現了紫杉醇合成生物學領域的引領性原創成果重大突破,爲實現我國紫杉醇生物智造的自立自強奠定了堅實基礎,具有里程碑意義。

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據介紹,該研究得到了國家重點研發計劃和中國農業科學院科技創新工程等項目的支持。

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