紫杉细胞培养生产紫杉醇

  

紫杉细胞培养生产紫杉醇

1.成果简介

紫杉醇(pacilitaxel,商品名taxol),1967年美国化学家Wall和Wani等首先从太平洋紫 杉(短叶红豆杉,Taxus. brevifolia)树皮中提取出来的具有独特抗癌活性的二萜类化合物。该药于1990年进入Ⅲ期临床试验, 1992年底获美国FDA批准上市,用于治疗对常规化疗无效的卵巢癌和乳腺癌。1995年,我国北京协和药厂与海口制药厂分获二类新药批准文号,成为世界上第二个生产紫杉醇及其注射液的国家。由于它独特的抗癌机理和广谱高效的抗癌活性,紫杉醇是继阿霉素和顺铂后最热点的抗癌药物。
紫杉醇是一种高效细胞毒素,具有独特的抗癌机理。它作用于微管蛋白。微管是真核细胞的一种纤维蛋白,与细胞的有丝分裂紧密相关,对于迅速分裂的肿瘤细胞,紫杉醇"冻结"有丝分裂纺锤体,从而使肿瘤细胞停止在G2期和M期,直至死亡。紫杉醇表现出广谱而高效的抗癌活性,对人的卵巢癌、乳腺癌、宫颈癌、肺癌、 CNS癌、黑色素瘤、肝癌和白血病细胞系等有细胞毒作用。其抗癌活性高于噻唑呋啉、顺铂、依托泊甙、阿霉素和氟尿嘧啶等常用抗癌药物。
红豆杉属植物全世界仅有11种,生长缓慢,种群密度小,自身繁殖度低。紫杉醇多从树皮中提取,但含量极低,只有0.06-0.07%。据估计,仅用于其它药物治疗无效的癌症,每年即需紫杉醇70kg。如果考虑到药物配伍应用等其他方面,年需求量可能超过300kg,约合75万株树木/年。以目前的提取分离方法,这样大的供应量无疑会威胁到红豆杉属植物的长期存留和地区分布,因此,采用各种手段寻找紫杉醇及其类似物的替代资源已成为当前的研究热点。美国农业部于1991年就批准了Christen和Gibson等用细胞培养法生产紫杉醇及其类似物的专利,但这方面的研究仍方兴未艾,研究机构和研究人员有增无减。目前,美国和加拿大等国处于领先地位,我国也有数家研究所和大学从事该方面的研究。Fett-Neto等使用玻璃纤维网固定化紫杉细胞,得到紫杉醇含量为干重的0.012 0.007%。Minoru Seki等用草酸钙凝胶颗粒固定化紫杉细胞,并使用一种滴注(perfushion)式生物反应器,实验表明高的稀释比抑制紫杉细胞生长但显著促进紫杉醇产生,紫杉醇比生产速率达到0.3mg/gDCW/d。我国的中科院昆明植物研究所在10L反应器中得到紫杉醇含量最高为0.056%。紫杉细胞培养规模已达100L,呈现实现工业化生产的可能性。天津大学的生产量达到24mg/L培养液(一个培养周期)。

2.研究现状

清华大学化工系生物化工研究所通过固液两步培养法可以在4周内获得20g/L干物质,利用代谢调控技术在2~3天内将紫杉醇的含量提高到0.063%左右。

3.效益分析

紫杉醇的国际市场价格为450美元/g,也就是每毫克3.7元人民币。采取细胞培养技术生产紫杉醇的每升培养液成本为2.0元人民币。建设一个细胞培养工厂的建筑投资为2000元/平方米,200平方米的厂房投资为40万元,设备投资100万元,这样规模的细胞工程每个月可以制作和接种4000升培养基,可生产紫杉干细胞120kg,年产干细胞1.2~1.4吨,可以分离到紫杉醇480~560g,按照每毫克3.7元计算,年产值可以达到 170~200万元人民币。除掉厂房设备投资折旧费(不需要新药开发费用)、技术转让费、流动资金(经营费用和职工工资等)以及利税等,也可以获得较高的回报率。

4.联系方式
项目联系人:郭志刚 通讯地址:清华大学化工系生物化工研究所
邮编:100084 电话:010-62785603 传真:010-62770304