記者今天從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，該院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）聯(lián)合國內(nèi)外六家單位開展技術(shù)攻關(guān)，在國際上率先實現(xiàn)了紫杉醇的生物合成，有望解決“明星抗癌藥”紫杉醇供應(yīng)不足的問題。研究成果論文在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）發(fā)表。
中國科學(xué)院院士趙國屏對此評價：該研究成功解析了紫杉醇合成途徑中尚未被發(fā)現(xiàn)的若干關(guān)鍵催化酶，并利用植物底盤實現(xiàn)了合成路線的人工重構(gòu)，結(jié)束了闡明紫杉醇生物合成途徑的漫長研究歷史，也生動代表著我國一批中青年科學(xué)家，在合成生物學(xué)領(lǐng)域探索奮斗近二十年所達到的里程碑式新高度。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員閆建斌介紹，紫杉醇是世界著名的植物抗癌天然產(chǎn)物藥物，廣泛應(yīng)用于乳腺癌、卵巢癌等多種癌癥的臨床治療。然而，天然紫杉醇產(chǎn)量稀缺且來源單一，僅能從珍稀瀕危裸子植物紅豆杉中提取。不僅如此，紫杉醇在紅豆杉植物中的含量極低，數(shù)千棵紅豆杉中僅能提取出1公斤左右的紫杉醇，而治療1個卵巢癌患者至少需要幾十克紫杉醇。
能否尋找到一種可以替代天然提取紫杉醇的合成方法，是擺在全世界科學(xué)家面前的一個難題。2021年，閆建斌團隊領(lǐng)銜繪制國際首張染色體級別的南方紅豆杉高質(zhì)量參考基因組圖譜，揭示了紅豆杉合成抗癌藥物紫杉醇的遺傳基礎(chǔ)，為紫杉醇生物合成途徑的解析提供了基因組學(xué)藍圖和關(guān)鍵候選基因。
有了基因組圖譜，研究團隊又綜合利用基因組學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、合成生物學(xué)等技術(shù)手段，對多個紫杉醇生物合成關(guān)鍵候選基因進行篩選，成功發(fā)現(xiàn)了紫杉烷氧雜環(huán)丁烷合酶和紫杉烷碳9位氧化酶，并進一步解析了植物中氧雜環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)形成的催化機制，改變了環(huán)氧化物是生成氧雜環(huán)丁烷的先決條件的傳統(tǒng)認知。在此基礎(chǔ)上，科研人員通過人工異源合成途徑構(gòu)建策略，利用植物底盤實現(xiàn)了合成路線的人工重構(gòu)，成功在植物底盤中以9個關(guān)鍵合成酶生成了紫杉醇工業(yè)化生產(chǎn)前體巴卡亭Ш。
“簡單說，我們找到了一條無需消耗天然紅豆杉資源、不依賴土壤種植即可獲得紫杉醇的綠色可持續(xù)生產(chǎn)方法。”閆建斌說，目前相關(guān)研究成果已申請或獲得多項專利，這為我國紫杉醇綠色制造產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路。
