撰文 / 谭斌
本文来自《知识就是力量》杂志
癌症是威胁人类健康的第二大疾病，征服癌症一直都是科学家的梦想。现如今，很多抗癌药物都是直接或间接来源于天然产物。而紫杉醇是目前已发现的非常优秀的天然抗癌药物，在临床上已广泛用于乳腺癌、卵巢癌和部分头颈癌和肺癌的治疗。
植物紫杉又名红豆杉，为红豆杉科红豆杉属植物，属常绿灌木或乔木，在地球上已有250多万年历史。因紫杉的生物学特性对生态环境要求甚高，野生紫杉的生长条件近乎苛刻，生长地域窄小，对气候要求严格，导致全世界只有十余种。自然条件下，紫杉生长速度缓慢，再生能力差，一般成树要生长近百年时间，因此在世界范围内还没有形成大规模的自然紫杉林。
中国将紫衫列为珍惜濒危保护植物
紫杉醇是从植物紫杉中发现的一种具有复杂结构的天然有机化合物。早在1965年，美国三角研究园的化学家沃尔与瓦尼就在太平洋紫杉树皮粗提取物中发现，这些提取物对离体培养的肿瘤细胞，包括白血病细胞、肝癌细胞及黑色素瘤细胞都具有很强的抑制作用，也就是说，能够使离体培养的癌细胞失去活性，或者降低其活性。
同年，沃尔与瓦尼从短叶紫杉干树皮中提纯得到少量活性成分，但并没有解析出这种活性物质的具体结构，只知道这种物质含有羟基（醇类所含有的基团），因为它是从太平洋紫杉中获得的，所以将这种物质正式命名为紫杉醇。到了1971年，他们又利用X射线衍射和核磁共振分析，确定了紫杉醇是由47个碳原子组成的环状化合物，有11个立体中心和一个17碳的四环骨架结构，因此，它也被称为只有自然界才能孕育出的“怪物”。
紫杉醇球棍模型结构图（图片来源/维基百科）
由于天然的紫杉醇是从来源稀少的太平洋紫杉中提取而来的，而且天然紫杉的生长周期长，大约13.6千克的树皮才能提取出1克的紫杉醇，治疗一个卵巢癌患者需要3~12棵百年以上的紫杉，因此长期的供不应求和高昂的价格使得紫杉醇的人工合成技术快速的发展。
目前紫杉醇人工合成的主要方法是生物工程法，也就是紫杉醇半合成。生物工程法是利用生物工程手段大规模生产紫杉醇，先培育并筛选出可大量产生紫杉醇的菌株，通过对它们不断地培养，多次诱变、优化其基因结构，实现在培养基里“无限制地”生产紫杉醇，而不再受原料稀少的限制。最新科研成果表明，每升培养液中可产出448.52微克紫杉醇的高产菌株，合成效率已大大提高。
生长近千年的紫杉树
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