關于植物組織細胞培養生產紫杉醇的研究進展第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四背景介紹紫杉醇是紅豆杉屬植物中的一種復雜的次生代謝產物,也是目前所了解的惟一一種可以促進微管聚合和

穩定已聚合微管的藥物。第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四藥理細胞接觸紫杉醇后會在細胞內積累大量的微管，這些微管的積累干擾了細胞的各種功能,特別是使細胞分裂停止于有絲分裂期，阻斷了細胞的正常分裂。通過Ⅱ-Ⅲ臨床研究，紫杉醇主要適用于卵巢癌和乳腺癌，對肺癌、大腸癌、黑色素瘤、頭頸部癌、淋巴瘤、腦瘤也都有一定療效。第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四獲取紫杉醇的途徑化學合成紅豆杉中提取真菌發酵植物組織培養第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四化學合成1.全合成：

路線復雜，反應條件難以控制，產率低，用到劇毒原料，僅限于實驗室水平2.半合成：國外專利技術壁壘，國內生產附加值低第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四紅豆杉中直接提取資源匱乏紅豆杉生長緩慢，

樹皮剝取后不能再生，

樹木將死去紫杉醇在植物體內含量極低，最多0.069%需多步柱分離技術，生產成本高第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四真菌發酵真菌發酵生產紫杉醇因真菌的紫杉醇含量僅有植物細胞的十萬分之一,離生產的距離太遠。從長遠來看,植物組織培養才是解決紫杉醇供需矛盾的最佳途徑。第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四組織培養組織培養是在無菌和人為控制外因（營養成分、光、溫、濕）的條件下，培養和研究植物組織、器官，甚至進而從中分化、發育出整體植株的技術。第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四植物組織培養愈傷組織培養繼代培養懸浮細胞培養紫衫細胞大量培養第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四愈傷組織培養選擇合適的外植體：以幼莖為佳除去病原菌和雜菌：處理外植體配置合適的培養基。誘導及培養：將上述小塊組織接種于MS培養基中，于25℃的二氧化碳培養箱中培養40天。PH5.8，誘導和分化，即可形成小的愈傷組織塊第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四繼代培養愈傷組織長出后經過4~6周的迅速細胞分裂，原有培養基的水分和營養成分多以耗失有害代謝產物已在培養基中積累，必須移植。即是繼代愈傷組織也易分泌橙紅色色素或發生褐化，使生長速度減慢，甚至死亡（這是愈傷組織分泌的酚類物質被氧化成醌類物質造成的）。第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四*緩解褐化在培養基中加入還原劑或吸收酚類的物質,可以減少致死現象,保持愈傷組織的生長活性。如：半胱氨酸、維生素C、活性炭PS：由于吸附劑對營養物質和激素的吸收,較高濃度的吸附劑會部分地抑制愈傷組織的生長第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四繼代懸浮懸浮培養步驟：第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四懸浮細胞培養只有當愈傷組織經過長時期固體培養,表現出相當的生理穩定性后,才能進行懸浮培養。一般采用B5培養基，碳源多為蔗糖。

溫度、接種量、光照強度，pH值等的改變均能影響細胞的生長率和產物合成第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四半連續培養：每隔一定時間倒出一定量的懸浮液，同時補充加入等量的新鮮培養液連續培養：連續收獲細胞，同時不斷補充培養液加入培養基排出培養基及其培養物第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四紫衫細胞大量培養前期利用碳水化合物的選擇加快細胞生長,使細胞量迅速增加。達到一定細胞量后,改用利于紫杉醇合成的培養液。通過調整合成培養液的組成,延長紫杉醇合成時間（靜止期）。為了提高生產率，需要提高活性細胞濃度，大規模地培養紅豆杉細胞。現在已經發展了不少大規模培養系統，同時使用固定化的細胞，原位提取等現代發酵技術方法能夠在一定程度上提高活性細胞的濃度。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四提高紫杉醇產量的方法前體飼喂添加抑制劑添加誘導因子篩選細胞株系第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四前體飼喂一方面可通過增加底物量來加快反應速度和提高產率另一方面能夠反饋抑制分支路徑而促進反應順利進行,有效提高紫杉醇產量。常用：苯甲酸，苯甲酰甘氨酸第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四添加抑制劑添加抑制劑能夠反饋抑制分支路徑而使反應向有利于紫杉醇合成的方向進行。發現合成代謝抑制劑氯化膽堿CCC可以使紫杉醇含量提高，但濃度過高卻抑制合成。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四添加誘導子紫杉醇是一種植物防衛素，可以被誘導茉莉酸甲酯----參與植物防御信號的轉導與放大花生四烯酸----濃度為5μg/g時即可將紫杉醇含量提高9.3倍,與茉莉酸甲酯表現出明顯的誘導協同作用。第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四篩選出高產的細胞株系

誘導

變異細胞克隆技術篩選目前，主要運用現代生物基因工程的方法來獲得高產細胞系紫杉醇含量高的外植體愈傷組織高產細胞植株第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四問題與前景①紅豆杉屬植物組織細胞培養中的褐化現像，尚無良好的解決辦法【8】②紫杉醇本身是一種細胞生長的毒性物質,其量的積累愈多,對細胞增殖的抑制越強.,即使添加真菌誘導子及生物合成前體,組織細胞培養生產紫杉醇也難以達到產業化應用水平【10】,第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四③細胞培養物生長速度慢,有效物質含量低、成本高、大規模生產技術尚未過關【9】④添加誘導因子，在一段時間內可以增加紫杉醇產量，但隨著細胞的遺傳，會逐漸產生抗性，是產量降低，這也是無法工業化生產的一大原因。第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四⑤紫杉醇作為一種抗有絲分裂機制，在有絲分裂過程中，干擾了細胞的正常分裂，使紅豆杉細胞染色體數目極易發生變化,紅豆杉中紫杉醇的含量極不穩定，因此穩定的保存并篩選高產的紫杉醇細胞系顯得尤為重要。第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四⑥現今又有一種新的培養高產細胞系的方法,即利用秋水仙素誘導建立四倍體紅豆杉細胞系,實驗證明,產量是普通二倍體的3.85倍.[13]第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期四參考文獻[1]鄧立新.抗癌新藥紫杉醇簡介.化學教學,2006年，第1期[2]Kohler

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