Science:科学家施魔法 改仅罕见植物获取抗癌药物 依托泊苷

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Science:科学家施魔法 从罕见植物中获取抗癌药物 ？

来源：生物谷 2015-09-16 10:31
                                            
2015年9月16日讯 /生物谷BIOON/ --来自斯坦福大学的科学家们最近成功地从常见的实验室植物中获得一种常见癌症药物，而这种药物之前只能从一种濒危植物中提取，这项工作为这种抗肿瘤药物的稳定供应提供了新的希望，也使得科学家们能够对这种药物进行进一步改造从而使其变得更加安全有效。相关研究结果发表在著名国际学术期刊science上。

今天我们用以治疗疼痛，对抗癌症以及去除疾病的许多药物最早都发现于植物当中，其中一些植物是非常濒危的品种，并且难于种植。现在许多情况下，这些植物仍然是药物的首要来源。

在这项研究中，研究人员将研究重点聚焦在一种生长在喜马拉雅山区域的多叶植物--盾叶鬼臼。这种植物以一种环环相扣的机制合成出一种化合物，用以防御捕食者。在经过实验室内的一些化学修饰之后，这种化学物质就变成了一种广泛使用的癌症治疗药物--依托泊苷（etoposide）。

这项研究的挑战在于弄清楚盾叶鬼臼叶片所含的许多蛋白质中究竟哪些参与了这种防御性化合物的合成。研究人员首先意识到，他们所要找寻的蛋白并不总是出现在叶片中，只有叶片收到损伤才会合成这种分子。随后他们对受到损伤的植物叶片进行了实验分析，结果发现了31种新出现的蛋白。研究人员将这些新出现的蛋白进行不同的组合，经过不懈努力他们最终发现了组成这条防御性化合物生产线的10种蛋白。之后，他们将合成这10种蛋白质的基因导入一种常见的实验室植物，最终获得了他们一直在寻找的化合物。

研究人员表示，他们还希望将这套分子机制转移到酵母中，利用酵母进行更大规模的药物合成，同时还可以为药物改造提供更多的灵活性。

http://www.sciencemag.org/content/349/6253/1224


http://news.bioon.com/article/6672978.html  L

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基因工程变烟草为抗癌“斗士”

有望为抗癌药物生产提供充足原料

喜马拉雅盾叶鬼臼是强效抗癌药物依托泊苷的最初来源。图片来源：Ashley Cooper

本报讯 合成生物学研究如今又取得了一场胜利。研究人员在15-9月10日报告说，他们设法让一种常见的实验室植物能够产生一种强效化疗药物的原始材料，而后者最初是从一种濒危的喜马拉雅山植物中提取而来的。研究人员指出，这项新成果将能够确保抗癌药物的充足供给，同时使得化学家可以更容易地设计出更加安全、更为有效的化合物版本。

有史以来，人类一直把植物作为药物的重要来源之一。即便是现代制药企业也有约一半的新药来自于植物。但是如果一些植物生长得十分缓慢或濒临灭绝，就像喜马拉雅盾叶鬼臼那样，那么问题就棘手得多了。

这种短而多叶的植物是足叶草毒素（作为抗癌药物依托泊苷的起点的一种细胞毒性化合物）的最初来源。依托泊苷从1983年便开始在美国医药市场上出售，用于治疗从淋巴癌到肺癌的多种不同癌症。如今，足叶草毒素主要提取自更为常见的美国盾叶鬼臼。但是这种植物同样生长十分缓慢，因此只能制取少量的化合物。

盾叶鬼臼大量炮制足叶草毒素用于防范那些贪吃的家伙。为了实现这一目的，这种植物会利用一种按部就班的方法合成它们的化学防御系统。然而由于科学家一直没有搞清这种化合物的合成路径，因此没有人确切知道到底哪些基因参与了化合物分子的合成。

研究人员只是知道足叶草毒素并不总是出现在植物体内。领导这项新研究的美国加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学化学工程师Elizabeth Sattely表示：“植物只有在叶子受伤后才会合成这种化合物。”

Sattely与她的研究生Warren Lau推断，构建足叶草毒素的蛋白可能只有当植物对一种伤害进行响应时才会自我合成。因此他们在健康的喜马拉雅盾叶鬼臼的叶片上刺了一些小孔，从而创建了一个商业性苗圃。研究人员在刺孔的前后观察了在受损的组织周围都会出现哪些新的蛋白质。研究人员一共发现了31种蛋白质，并根据它们可能的功能进行了分类。

通过聚焦4类已知能够完成正确化学反应的蛋白质，研究人员随后缩小了可能参与足叶草毒素合成的候选酶的范围。接下来，研究人员将这些酶中每一种酶的基因拼接到已知能够感染本氏烟的细菌上——本氏烟是烟草的一种能够快速生长的亲缘植物，常被植物生物学家当作一类“实验室小鼠”加以使用。

这种细菌很容易地感染了本氏烟并将它们的基因嵌入植物组织。Sattely与Lau之后相继嵌入了大量与酶有关的基因组合，而这些酶被认为能够得到研究人员想要的化合物。正如研究人员9月10日在《科学》杂志网络版上报告的那样，他们最终偶然发现有10种酶能够让植物合成一种所谓的（-）-4’－去甲－表鬼臼毒素分子，而这正是依托泊苷的一种直接前体。

英国诺威奇植物研究机构John Innes中心生物化学家Sarah O’Connor表示：“这是一项非常出色的研究工作。”最终，新的研究将为医药公司的抗癌药物提供一个稳定而充足的供应，并有望发现更为出色的类似化合物。（赵熙熙）



http://news.sciencenet.cn/html/showsbnews1.aspx?id=304344  L

http://www.landscape.cn/paper/project/2015/0917/176379.html  L