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ScienceDaily (Apr. 4, 2009) — 太平洋紫杉這種植物中可以提煉出一種名為紫杉醇 paclitaxel(Taxol)的抗癌藥物,由於這個藥物的結構複雜,生產困難,因此製造成本一直居高不下。現在,來自美國密西根州立大學的生化學家 Kevin Walker 提供了一種兼具潛力與效率來製造這個抗癌藥物的嶄新方法。



圖1. Shown is the broad specificity of the enzyme from yew plants that make the potent cancer drug paclitaxel (Taxol). Each acyl CoA shown can 'funnel' to the reactive site 'conveyor' of the enzyme and transfer to a prodrug skeleton.


紫杉醇第一次被分離出來是在 1967 年,當時科學家們在一種名為「太平洋紫杉(the Pacific yew)」的樹皮中發現這種成分,而要製造 paclitaxel 基本上有兩種方法:第一種是得到植物的萃取物質後,以合成的手段進行結構的修飾,利用這個方法會使用到有毒的溶劑;第二種則是利用細胞培養、發酵製備



圖2. 太平洋紫杉。(圖片來源:http://www.southcotswoldramblers.org.uk/051027uley10.jpg



圖3. 太平洋紫杉近拍。(圖片來源:http://arnica.csustan.edu/boty3050/medicinal/taxus_brevifolia.jpg



圖4. 太平洋紫杉樹皮。(圖片來源:http://www.phcog.org/Taxus/BigYewBark.jpg



圖5. 製造抗癌藥物紫杉醇的傳統流程。(圖片來源:http://www.novasep.com/img/synthesis/high-potent-cytotoxic.gif


而 Walker 使用的方法則是以天然的酵素來取代上述的兩種方法。「藥廠希望能在製造 Taxol 的過程當中減少生產的步驟,同時也能減少化學副產物的產生。」他這樣說到。



圖6. 紫杉醇藥物結構。


Walker,他是化學、生物化學以及分子生物學的助理教授,他專研於在 Taxus 植物(Taxus plants)中以不同酵素的組合來製造 Taxol 分子。「這個過程就像是利用調色盤來調色,我們可以從調色盤中選擇不同的顏色,這些顏色就像是選擇不同的酵素般,因此分子便能以各種路徑來產生。酵素接手了這個過程中的所有工作。」



圖7. 開發酵素組裝製備紫杉醇的 Kevin Walker 助理教授。(圖片來源:http://www.eurekalert.org/multimedia/pub/13292.php?from=134259


Walker 說到:「跟傳統的化學方法比較起來,植物酵素走一步,傳統方法可能要走好多步。在我們的過程中,我們利用建構紫杉醇的方法是利用生物組裝生產線的模式來進行,每一個酵素都扮演著他的角色來創造出最終的產物。同時在組裝整個分子的過程中只要導入一些特殊的酵素便可以使整個結構產生些微的改變,如此就可以創造出嶄新的紫杉醇分子。這提高了找尋藥效更佳之藥物的效率,最終便是得到更好的健康治療。」



圖8. Walker 教授所報導之以酵素組合法合成紫杉醇的方法。(圖片來源:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja900545m


紫杉醇(Taxol)是目前治療許多種癌症的第一線用藥,包含乳癌、肺癌、腦癌以及頸癌等等,Barbara Conley 這樣說到,她是 MSU Department of Medicine’s 血液學及腫瘤學的主任。



圖9. MSU Department of Medicine’s 血液學及腫瘤學的主任 Barbara Conley(圖片來源:http://www.hemonc.msu.edu/Graphics/Conley.jpg



圖10. 醫用紫杉醇包裝。(圖片來源:http://www.parentarx.com/files/prodimages/paclitaxel_mid.jpg


根據 Global Industry Analysts Inc. 調查顯示:光是 1997 年,紫杉醇所創造出來的市場收益便已經高達 1.95 億美金,而且到了 2012 年,對於潛在的嶄新用途,如老人癡呆症以及肺結核等,還可以推動全世界市場銷售約 10 個百分點。

Walker 研究團隊目前是由 Michigan Agricultural Experiment Station 提供贊助。MAES 主任 Steve Pueppke 說到:「對於與人類醫藥及其他健康照護產品有著越來越密不可分的植物與天然物系統的科學及技術而言,科學家們也就會越注重於找尋更有效率同時兼備更環保的藥物製造方法。而針對人類與動物健康的研究改進來說,則是 MAES 使命中的一個廣大且重要的部分。」



圖11. MAES 主任 Steve Pueppke(圖片來源:http://www.maes.msu.edu/about/pueppke.htm


在 Walker 教授研究團隊中還包含有研究生 Danielle Nevarez、Yemane Mengistu 及 Irosha Nawarathne 等人。他們的發現已發表在知名的美國化學協會期刊(Journal of the American Chemical Society)當中。

 
原始文獻:
Danielle M. Nevarez, Yemane A. Mengistu, Irosha N. Nawarathne and Kevin D. Walker.
An N-Aroyltransferase of the BAHD Superfamily Has Broad Aroyl CoA Specificity in Vitro with Analogues of N-Dearoylpaclitaxel.
Journal of the American Chemical Society, 2009; 090402100406033 DOI: 10.1021/ja900545m
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja900545m


Adapted from materials provided by Michigan State University.


原始報導:
ScienceDaily:'Green Chemistry' Could Ease Manufacture, Boost Usefulness Of Cancer Drug




 
 
 
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