紫杉醇合成新突破：9步酶促反应实现生物合成，抗癌药有望降价
紫杉醇合成新突破：9步酶促反应实现生物合成，抗癌药有望降价
中国农业科学院深圳农业基因组研究所近日在《科学》杂志发表重磅研究成果，成功破解了紫杉醇生物合成的关键步骤。这一突破不仅揭示了植物细胞催化氧杂环丁烷结构形成的全新机制，更为紫杉醇的绿色制造开辟了新路径，有望大幅降低抗癌药物的生产成本。
破解50年难题：紫杉醇生物合成途径的重大突破
紫杉醇是一种全球销量第一的植物抗癌药，广泛应用于乳腺癌、卵巢癌等多种癌症的临床治疗。然而，由于其天然来源稀缺，仅能从珍稀濒危裸子植物红豆杉中提取，导致价格居高不下。半个世纪以来，各国科学家一直在寻找替代的合成方法，但紫杉醇复杂的生物合成途径始终是难以攻克的难题。
中国农业科学院深圳农业基因组研究所闫建斌团队联合国内外多家单位，通过综合运用基因组学、代谢组学、生物化学等技术手段，成功鉴定了紫杉醇生物合成途径的关键缺失酶——双功能细胞色素P450酶（Taxane oxetanase, TOT）。这一发现颠覆了传统认知，揭示了氧杂环丁烷结构形成的全新机制。
创新性突破：最短生物合成途径的建立
研究团队基于紫杉素生物合成途径的筛选策略，发现了负责紫杉烷氧化C9位置的酶（T9αH），并进一步在烟草中人工重构了紫杉醇的生物合成途径。这一突破性进展建立了迄今为止最短的紫杉醇生物合成途径，仅需9个关键合成酶即可生成巴卡亭Ⅲ，这是紫杉醇工业化生产的重要前体。
市场前景：有望打破供需瓶颈
目前，紫杉醇的生产主要依赖从红豆杉中提取和化学半合成，供应受限且成本高昂。根据最新市场研究报告，2024年中国紫杉醇药物市场规模已达亿元级别，预计到2030年全球市场将达亿元，年复合增长率%。这一新突破有望打破紫杉醇的供需瓶颈，通过绿色、可持续的生物合成方式满足日益增长的市场需求。
未来展望：合成生物学的机遇与挑战
尽管取得了重大进展，紫杉醇的生物合成仍面临一些挑战。例如，关键酶的催化效率有待提高，产物的特异性需要进一步优化。此外，如何实现大规模工业化生产也是未来研究的重要方向。
这一突破不仅展示了合成生物学在药物生产中的巨大潜力，更为其他复杂天然产物的生物合成提供了新的思路。随着技术的不断进步，我们有望看到更多像紫杉醇这样的重要药物实现绿色制造，最终惠及广大患者。