– 生物方法
优点：1、摆脱自然因素，可长期稳定
• 组织和细胞培养
生长 2、适应市场、方便调节
3、成分简单，有利于分离
Байду номын сангаас
• 微生物发酵
纯化 4、成本低、生长周期短
5、为半合成提供原料
• 生物合成 研究阶段
红豆杉生物合成途径基本明确
6、有望工业化生产
缺点：1、产量低、不稳定 2、工业化放大研究
10种相关酶基因被克隆表达
– pH4～8 稳定；
Paclitaxel (Taxol)
– pH <4较稳定；
– pH >8 易分解；
– 在特定条件下紫杉醇可被氧化， 但极难还原；
紫杉醇简介
紫杉醇研发过程
年代
1958 1967 1968 1971 1979
进
展
NCI开始大规模植物药研发筛选 发现紫杉醇抗癌活性 从红豆杉中分离出紫杉醇 完成结构鉴定 发表作用机制
– 寻找红豆衫的替代物
从红豆杉非树皮部位提取 产紫杉醇的非红豆杉植物
优点：生长周期缩短 简便、直接
缺点：1、紫杉醇含量低 生长缓慢
2、提取工艺复杂
药源问题解决办法（二）
– 化学合成 • 全合成 1994年获得成功
缺点：1、合成过程烦琐复杂，几十步 2、费用高，化学试剂昂贵 3、总收率太低（2%）
现有六种途径
• 提高靶向性，增加稳定性
– 环糊精包合
• 提高药物的稳定性、生物相容性
– 大分子结合物给药系统
• 利用单抗、白蛋白、球蛋白等能在肿瘤部位聚集的大分子与紫 杉醇结合(7-succinylpaclitaxel-HAS结合物)
紫杉醇简介
独特的药理作用机制
3’位与 β-tubulin N末端的1-31氨基酸残基结合 2位与β-tubulin 217-233氨基酸结合 7位与β-tubulin Arg282结合
He LF, Orr GA, Horwitz SB drug Discovery Today 2001 :1153
图2：国际紫杉醇销售额（亿美元）
1000
1000
780
800
620
600
480
400 300 350
需求量
200
0 2000年
2002年
2004年
图1：国际紫杉醇原料药需求走势图（单位：公斤）
紫杉醇开发的关键问题
• 上游产业——药源问题
• 下游制剂产业 – 药效（活性、水溶性） – 安全性 – 生物相容性
紫杉醇简介
市场需求
▪ 抗癌一线用药 销售额年增长率5亿美元
▪ 理论需求量 2g /人, 500万人/年 1000kg/年
▪ 实际销量 350 kg/年
紫杉醇供需相差十分悬殊
30
25 25
20
20
18.2
14.8 15
12
10 6.6
5
3.4
0.8
0
1992 1994 1995 1998 1999 2000 2001 2002
利用基因工程手段改造红豆杉提高紫杉醇产量
药效问题
– 紫杉醇水溶性很差 ➢ 0.77mM/L
– 使用增溶剂： 聚氧乙烯蓖麻油和无水乙醇
➢ 存在问题
➢稳定性和水溶性较差（7mm/L） ➢过敏反应 ➢产生沉淀
药效问题解决办法（一）
——紫杉醇结构修饰和改造
红色：活性必需基团 蓝色：最易修饰基团
Kingston DGI. TIBTECH 1994,222-227
H
• 聚谷氨酸、聚天冬氨酸 衍生物
2
COCH2NSCH2COOH
3H
H
H COCH2N(CH3)2.CH 3SO3H
4H
COCH(NH2).CH2Ph
5 DHA
H
药效问题解决办法（二）
——紫杉醇药物输送体系
– 脂质体
• 药物包封于磷脂、胆固醇等类脂质中 • 靶向给药新剂型
– 药质体：药物通过共价键与脂质结合
药源问题
• 红豆杉
主要原料植物 国家一级保护野生植物，全球十大濒危物种 之一
• 生长缓慢 分布有限 Taxol含量低
树皮中Taxol含量:0.00001-0.069% 3000棵树=10吨树皮=1kg Taxol=500病人
药源问题解决办法（一）
– 人工栽培
采用种子繁殖、扦插等无性繁殖方 法快速、大面积人工繁育红豆杉幼 苗
优点：1、原料枝叶含量丰富、 提取相
• 半合成 以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作为
半合成原料获得紫杉醇
新方法用10-DAT
资源 生产
对容易，充分利用再生
2、产率高 3、最具实用价值可以工业化
4、获取紫杉醇构效关系信息，
进
缺点：合成过行程结相构对改复造杂
（11步化学转化和7步分离）
药源问题解决办法（三）
药效问题解决办法（一）
——修饰紫杉醇开发水溶性前药
• 前药开发的要求 – 水溶液中稳定性 – 前药进入体内后，在发生次极代谢前，迅速转化为活性 原药
有价值的紫杉醇前药
• 小分子修饰的紫杉醇前药
• 丁二酸、戊二酸衍生物 • 氨基酸衍生物 • N-甲基吡啶盐衍生物
C6H5
O
N H
C6H5 O
2' 3' 1'
目前主要来源于红豆杉属植物
紫杉醇简介
理化性质
• 英文名：Paclitaxel, Taxol®
C6H5
Ph2
O
N H
Ph3
C6H5 O
2' 3' 1'
OH
AcO
18 11
12
O 13 15
14 1
HO
10 9 O19 OH
2
17
16
H
8 3
7
H
4
6 5
20
O
Ph1 C6H5
O AcO
O
• • •
or TM 分子式：C47H51NO4 水溶性：0.7mg／ml 稳定性：
Seminar I
抗癌药物紫杉醇的 研究进展
报告人： 刘军安 2010年10月
内容
• 紫杉醇简介 • 药用紫杉醇的药源问题 • 药用紫杉醇的药效(水溶性)问题 • 未来发展方向
紫杉醇简介
紫杉醇：二萜类化合物
最早由太平洋红豆杉Taxus brevifolia的树皮中分离
广泛用于治疗卵巢癌、乳腺癌 、非小细胞肺癌等十几种癌症
OR1
AcO
18 11
12
O 13 15
14 1
HO
C6H5
O
10 9 O19
17
8
7
H
16
2 H3
4
AcO
OR2
6 5
20 O
O
• 水溶性高分子支载的紫杉
Prodrugs and Derivatives of Taxol
醇前药
R1
R2
• 乙二醇（PEG）衍生物
• 聚甲基丙烯酸的共聚物 1 COCH2N(CH3)2.CH3SO3
•NCI称其为过去15年中 开发的最好的抗癌药物
•20世纪90年代抗肿瘤 药的三大成就之一
•汤姆森科技桂冠奖
1983 1985 1991
临床Ⅰ试验 临床II期 临床III期
1992
FDA批准上市
Ramesh Panchagnula, International Journal of Pharmaceutics.1998