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基因工程变烟草为抗癌“斗士”

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-09-24浏览次数:1991

喜马拉雅盾是有效的抗癌药物依托泊苷的原始来源。图片来源:Ashley Cooper

合成生物学研究现在取得了另一项胜利。研究人员于9月10日报告说,他们设法建立了一个普通的实验室工厂来生产一种强效化疗药物的原料,这种药物最初是从濒临灭绝的喜马拉雅植物中提取的。研究人员指出,这一新结果将确保充足的抗癌药物供应,并使化学家更容易设计出更安全,更有效的化合物。

人类一直使用植物作为重要的药物来源。即使是现代制药公司也有大约一半的新药来自植物。但是,如果一些植物生长得非常缓慢或濒临灭绝,就像喜马拉雅盾一样,那么问题就更难了。

这种短叶状植物是叶毒素的原始来源(一种细胞毒性化合物,是抗癌药物依托泊苷的起点)。自1983年以来,依托泊苷已在美国医药市场上销售,用于治疗从淋巴瘤到肺癌的各种不同癌症。今天,草毒素主要是从更常见的美国盾叶蝎中提取的。但是这种植物也生长得非常缓慢,因此只能生产少量的化合物。

大量的针叶毒素被用来保护那些贪吃的人。为实现这一目标,植物采用逐步的方法来合成其化学防御系统。然而,由于科学家还没有弄清楚这种化合物的合成途径,没有人确切知道哪些基因参与了化合物分子的合成。

研究人员只知道叶子毒素并不总是出现在植物中。负责这项新研究的加利福尼亚州帕洛阿尔托斯坦福大学的化学工程师伊丽莎白萨特利说:“如果叶子受伤,植物只会合成这种化合物。”

Sattely和她的研究生Warren Lau得出结论,构建topocytotoxin的蛋白质只有在植物对伤害作出反应时才能自我合成。因此他们通过在健康的喜马拉雅盾牌的叶子上刺穿一些小洞来创建一个商业苗圃。研究人员观察了在穿刺前后受损组织周围出现的新蛋白质。研究人员共发现了31种蛋白质,并根据其可能的功能对其进行了分类。

通过关注已知能够进行正确化学反应的四类蛋白质,研究人员缩小了可能参与毒素合成的候选酶的范围。接下来,研究人员将每种酶的基因拼接到已知能够感染本塞姆氏烟草的细菌中。本笃会是烟草的快速增长的亲戚,经常被植物生物学家使用。使用一种“实验室小鼠”。

这种细菌很容易感染本塞姆氏烟草并将其基因嵌入植物组织中。 Sattely和Lau已经相继嵌入了大量与酶相关的基因组合,据信这些组合可以提供研究人员想要的化合物。正如研究人员在9月10日在线版《科学》报道的那样,他们最终偶然发现了10种酶,这些酶允许植物合成一种所谓的( - ) - 4'-去甲表鬼臼毒素分子。这是依托泊苷的直接前体。

英国诺里奇John Innes中心的生物化学家Sarah O'Connor说:“这是一项非常好的研究工作。”最终,这项新研究将为制药公司提供稳定和充足的抗癌药物供应。供应,并希望找到更多类似的化合物。