藏红花的细胞培养与藏红花素等抗癌活性物质生产的研究

1．成果简介

藏红花(Crocus sativus L)是一种珍贵的中草药, 原产于南欧诸国和伊朗等地。由于它对生长环境要求较高, 在我国只有新疆、西藏等地有少量栽培。自古以来, 在我国就使用藏红花医治跌打损伤、伤寒、散郁开结、咳血吐血等疾病。由于藏红花具有非常强的活血化淤功能，也是治疗心脑血管疾病以及坐骨神经痛等疑难杂症的良药，在我国传统的中药和藏药中都是不可缺少的珍贵药材之一。近年来，科学家发现藏红花的花蕊中含有的藏红花酸（Crocitin）、藏红花醛 (safranal)、藏红花素(Crocin)和藏红花苦素(Protocrocin)等都具有较强的抗癌活性。特别对于血癌细胞、乳头癌、扁平细胞瘤和软组织肉瘤等都具有较强的抑制作用。其抗癌机制是抑制癌细胞的DNA和RNA合成，抑制细胞蛋白激酶的活性和原癌基因的表达，抑制苯并芘和12-O- 14酰基磷酮-13乙酸盐（TPA）等致癌物质的毒性，从分子水平抑制肿瘤的形成。其癌细胞的半致死量为0.8～2muM，毒性远远小于维甲酸，因此，藏红花素等抗癌活性物质将成为21世纪最理想的抗癌药物之一。藏红花的应用前景及其经济价值将更加引人瞩目。

2．效益分析

藏红花的药用成分主要存在于花冠的雌蕊(柱头)中, 经过干燥制备以后就成为中药中的干红花。由于干燥柱头的产量极低(亩产0.5公斤左右)，大量生产时不但需要大面积耕地， 而且也要花费大量劳力。特别困难的是藏红花种子的繁殖周期很长, 通常采用球茎进行无性繁殖, 而其球茎的繁殖率很低, 如果进行大面积栽培，其种球来源非常困难。藏红花的生长发育需要较冷凉的高原气候, 在我国的大多数地区很难进行栽培，特别是其种球繁殖更加困难。因此，干红花的销售价格居高不下，长此以往，不但限制了其销售市场的发展，也严重影响了其应用领域的开发与扩大。如果从藏红花中分离出藏红花素等抗癌或预防癌症的医疗或保健药品，不但可以扩大其应用范围，也会增加其经济价值和社会价值。
目前，世界的主要藏红花产地在西班牙和希腊等国，其主要应用领域是作为天然食品色素或提取香精。西班牙的干红花售价为每公斤2000美元，希腊的售价为每公斤900美元左右。在我国的售价为每公斤10000～15000元人民币。由于其价格非常昂贵，其应用范围异常狭窄，在我国的中药中则很少有人使用。
因此，采取植物细胞培养工程的方法生产藏红花素等抗癌活性物质，不但可以降低生产成本，避免自然灾害和不良环境的限制，而且可以实现周年生产以降低销售价格，并为人类的健康作出贡献。
清华大学化工系生物化工研究所采取固液两步法培养藏红花细胞培养，每升培养基在4周内可以培养出50g干物质，10L培养液就相当于1亩地干红花的产量。由于我们采取代谢调控法后可以使细胞在一周内完成生物合成过程，其中的藏红花素类成分总量可以达到5%左右，收率按50%计算，1000g干细胞可以分离出25g藏红花素类活性成分，按照目前藏红花酸的价格计算，每毫克售价1美元，25g的价值为25000美元。
采取细胞培养技术生产藏红花细胞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，生产干细胞200kg，年产干细胞2～2.4吨，可以分离到藏红花素类活性物质50～60kg，按照每毫克2元计算，年产值可以达到1000～1200万元人民币。除掉厂房设备投资、新药开发费用、技术转让费、流动资金（职工工资等）以及利税等，仍然可以获得非常高的回报率。

3．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
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