内生真菌发酵生产紫杉醇的研究现状与展望

抗癌药物紫杉醇已在临床上广泛应用,但受原料红豆杉树木短缺的制约,存在巨大的供需差距,而内生真菌发酵生产紫杉醇是解决紫杉醇药源问题的很有前景的途径之一.结合课题组多年来开展的科学试验研究工作,概述了内生真菌发酵生产紫杉醇的优势、产紫杉醇内生真菌的分离研究现状和生物多样性及提高内生真菌生物合成紫杉醇量的途径.     

微生物发酵生产紫杉醇研究进展

概述了微生物发酵法生产紫杉醇的研究进展,包括产紫杉醇内生真菌的多样性和真菌产紫杉醇的优势,内生真菌分离、紫杉醇纯化和含量测定方法,同时对如何提高内生真菌紫杉醇产量进行了比较全面的综述。     

内生真菌紫杉醇生物合成的研究现状与展望

紫杉醇是重要的抗癌药物之一,已经证明其对多种癌症具有显著疗效。目前,人们主要是从红豆杉的树皮中提取、分离和纯化紫杉醇,但由于红豆杉为生长缓慢、散生、濒危的珍稀植物,且随着紫杉醇临床用途的不断拓宽,市场需求的稳定增长,单纯依靠从红豆杉树皮中提取紫杉醇已经无法满足日益增长的市场需求。为了解决紫杉醇的药源不足,科学家已把目光从红豆杉树分离提取紫杉醇转向了其他替代方法,如化学全合成、半合成、组织培养与细胞培养、微生物发酵法生产紫杉醇等。因此,了解内生真菌紫杉醇生物合成的分子基础和遗传调控机制,对解析内生真菌紫杉醇生物合成机制、构建高产紫杉醇基因工程菌株和早日实现内生真菌紫杉醇工业化生产具有重要的科学意义和现实意义。结合本课题组多年来的科研工作,概述了红豆杉细胞紫杉醇生物合成途径、内生真菌发酵生产紫杉醇的优势、产紫杉醇内生菌的分离研究现状和生物多样性及紫杉醇生物合成相关基因的研究现状。内生真菌生物发酵合成紫杉醇是可以无限生产、大量获取紫杉醇、解决紫杉醇药源短缺问题的很有前景的方法之一。     

内生真菌紫杉醇生物合成的研究现状与展望（英文）

紫杉醇是重要的抗癌药物之一,已经证明其对多种癌症具有显著疗效。目前,人们主要是从红豆杉的树皮中提取、分离和纯化紫杉醇,但由于红豆杉为生长缓慢、散生、濒危的珍稀植物,且随着紫杉醇临床用途的不断拓宽,市场需求的稳定增长,单纯依靠从红豆杉树皮中提取紫杉醇已经无法满足日益增长的市场需求。为了解决紫杉醇的药源不足,科学家已把目光从红豆杉树分离提取紫杉醇转向了其他替代方法,如化学全合成、半合成、组织培养与细胞培养、微生物发酵法生产紫杉醇等。因此,了解内生真菌紫杉醇生物合成的分子基础和遗传调控机制,对解析内生真菌紫杉醇生物合成机制、构建高产紫杉醇基因工程菌株和早日实现内生真菌紫杉醇工业化生产具有重要的科学意义和现实意义。结合本课题组多年来的科研工作,概述了红豆杉细胞紫杉醇生物合成途径、内生真菌发酵生产紫杉醇的优势、产紫杉醇内生菌的分离研究现状和生物多样性及紫杉醇生物合成相关基因的研究现状。内生真菌生物发酵合成紫杉醇是可以无限生产、大量获取紫杉醇、解决紫杉醇药源短缺问题的很有前景的方法之一。     

真菌紫杉醇/烷研究近况

紫杉醇（Taxol?）是天然抗癌药物,已在临床上广泛使用,市场需求量大,由于生产原料的制约,供需之间存在巨大缺口,价格仍然昂贵。利用真菌发酵生产紫杉醇是解决药源的一条新途径。对产紫杉醇内生真菌的多样性,紫杉醇真菌的采集鉴定、真菌紫杉醇提取和测定的一些经验,紫杉醇真菌分子生物及生物合成代谢研究进展等进行了综述。     

产紫杉醇植物内生真菌的研究进展

紫杉醇是一种二萜类生物碱,通过抑制微管解聚和稳定微管的作用来抑制有丝分裂,是一种高效、低毒、广谱的天然抗癌药物,已在临床上广泛使用,市场需求量巨大,但由于生产原料的制约,价格十分昂贵。近年来的研究表明,利用植物内生真菌发酵生产紫杉醇是解决药源问题的有效途径。本文就产紫杉醇内生真菌的分离与鉴定方法、紫杉醇的提取与检测技术及在研的菌种进行综述,并进一步提出目前内生真菌源紫杉醇研究存在的问题与前景。     

一株产紫杉醇内生真菌液体发酵工艺的优化

紫杉醇是一种高效、低毒、广谱的天然抗癌药物,可以有效地治疗乳腺癌、子宫癌等。近年来的研究发现,从植物内生真菌中发酵生产紫杉醇被证明是解决药源问题的有效途径。从分离到的420株内生真菌中筛选到一株产紫杉醇的内生真菌XC1-07为实验材料进行发酵条件的初步优化。结果表明：最适碳源、氮源分别是麦芽糖和NH4NO3;在含10g/L NH4NO3、90g/L麦芽糖、1.0g/L MgSO4、pH6的优化培养基中培养13d,紫杉醇的产量为1,124.34μg/L。为目前报道的植物内生真菌发酵生产紫杉醇最高的产量。     

产紫杉醇(Taxol)内生真菌的生物多样性

主要阐述了产紫杉醇内生真菌的分离和生物多样性的研究状况 ,紫杉醇产生菌的生物多样性意义及微生物发酵法生产紫杉醇的研究进展 ,并结合内生真菌的特点 ,阐述了紫杉醇产生菌的宿主、生境和生态以及物种的生物多样性     

一株产紫杉醇罗汉松内生真菌的分离和鉴定

[目的]紫杉醇是重要的抗癌药物,主要从罗汉松等植物中提取,为了保护罗汉松等种质资源,本文从罗汉松植株中分离产紫杉醇内生真菌,并对内生真菌所产紫杉醇的抗肿瘤活性进行了分析.[方法]采用组织块法自罗汉松的根、茎、叶等组织中分离内生真菌;通过四唑蓝(Methyl ThiazolylTetrazolium,MTT)比色法筛选有抗肿瘤活性的内生真菌菌株,通过薄层层析(Thin Layer Chro-matography,TLC)和高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)对内生真菌所产活性物质进行鉴定;采用抽提法抽提内生真菌所产紫杉醇,应用Vero细胞对抽提的紫杉醇的活性进行了分析.[结果]从罗汉松属(Podocrapus)植物中分离到155株内生真菌,其中28株内生真菌具有较高的抑癌活性.将其中一株菌株A2命名为EPTP-1,经形态学和分子分类学分析鉴定为烟曲霉(Aspergillus fumigatus).菌株EPTP-1中抽提的紫杉醇5.553μg/L～555.3 μg/L作用24h表现出明显的致细胞凋亡作用.菌株EPTP-1发酵5天时紫杉醇的产率为0.5578±0.0294 mg/L.[结论]从罗汉松中分离到了一株产紫杉醇内生真菌EPTP-1,可作为紫杉醇类药物工业化生产的候选菌株.     

南方红豆杉产紫杉醇内生真菌的分离

对从广东乳源县的南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)内生真菌中分离和筛选产紫杉醇的内生真菌进行了研究。从南方红豆杉的树皮、茎部、叶片及叶片研磨物中分离纯化了145株内生真菌,对其中的53株内生真菌采用摇瓶发酵培养的方法筛选产紫杉醇的内生真菌。发酵物和菌丝体经研磨、离心、乙酸乙酯萃取和浓缩,经硅胶薄层层析(TLC),高效液相色谱(HPLC)以及液相色谱-质谱(HPLC-MS)分析和检测,结果表明,从茎部分离的1株内生真菌能够产紫杉醇或其异构体, 产量达180 μg L^-1。通过对产紫杉醇内生真菌进行诱变、筛选以及优化培养条件等措施,大规模培养生产紫杉醇是具有可行性的。     

A review: recent advances and future prospects of taxol-producing endophytic fungi

In the urgent search for more effective ways to treat cancer, new extraction methods of taxol from endophytic fungus have demonstrated high potential in increasing the efficiency of taxol extraction for more efficient and sustainable production of taxol and cancer treatment products. This paper summarizes recent advances in taxol-producing endophytic fungi, both in China and abroad, in the following areas: isolation and identification of endophytic fungi types, extraction and detection methods of endophytic taxol in plants, and improved efficiency of the extraction process. With the advancement of science and technology, new techniques in biotechnology, such as fungal strain improvement and recombining technique and microbial fermentation engineering, have increased the extraction yield from taxol-producing fungi, thereby improved the overall efficiency of taxol production.     

一株产紫杉醇内生真菌YN6的分离及鉴定

从云南红豆杉（Taxus yunnanensis）树皮内表皮中分离得到75株内生真菌,采用基于紫杉醇合成关键酶10-去乙酰巴卡亭Ⅲ-10-O-乙酰基转移酶（10-deacetylbaccatin Ⅲ-10-O-acetyl transferase,DBAT）和C-13苯丙氨基侧链CoA乙酰基转移酶（C-13-phenylpropanoid side chain-CoA acyltransferase,BAPT）基因为标志分子的快速筛选方法获得一株可产紫杉醇的内生真菌YN6,并通过高效液相色谱法和质谱法对其紫杉醇进行分析.同时,通过对内生真菌YN6的形态特征分析以及18S rDNA序列分析将其初步鉴定为拟盘多毛孢属（Pestalotiopsis sp.）真菌. 拟盘多毛孢YN6的紫杉醇产量约为120~140 μg/L,是目前已报道的紫杉醇产量较高的野生菌株之一. 拟盘多毛孢YN6的发现为微生物发酵生产紫杉醇提供了潜在的优良种质资源.     

Yield enhancement strategies of rare pharmaceutical metabolites from endophytes

Endophytes are barely untapped as vital sources in the medicine. They are microorganisms which mostly exist in plants. As they are exploited, it is accepted that endophytes can produce active metabolites that possess same function as their hosts such as taxol, podophyllotoxin, hypericin, and azadirachtin. These metabolites have been promising potential usefulness in safety and human health concerns. We are supposed to adopt measures to raise production for the low yield of metabolites. This paper summarizes the latest advances in various bioprocess optimization strategies. These techniques can overcome the limitations associated with rare pharmaceutical metabolite-producing endophytic fungi. These strategies include strain improvement, genome shuffling, medium optimization, fermentation conditions optimization, addition of specific factor, addition of solid sorbent, and co-culturing. It will enable endophytes to produce high and sustainable production of rare pharmaceutical metabolites.     

前体及诱导子和发酵条件对烟曲霉TMS-26产紫杉醇发酵体系优化

紫杉醇是一种广谱的抗癌药物,因其具有独特的抗癌机制、良好的抗癌效果和供不应求的市场等特征而备受关注。紫杉醇具有重大经济效益,但产量受到制约,价格极为昂贵,通过内生真菌发酵法生产紫杉醇能在一定程度上缓解其来源困难的问题。在产紫杉醇内生真菌TMS-26发酵液中添加前体物质和诱导子,并通过对接种量、装液量、初始pH和发酵时间等条件进行优化研究。单因素及正交试验表明在PDB培养基中加入苯丙氨酸20mg/L、苯甲酸钠30mg/L、乙酸钠8g/L、甘氨酸15mg/L、CuSO₄ 0.05mg/L、H₂O₂ 6mmol/L、3,5-二硝基水杨酸15mg/L时能有效提高紫杉醇产量,比优化前增产46.64%,达到446.28µg/L,并且发现最适菌株TMS-26的发酵条件为pH7.5、接种量5%、装液量120mL/250mL、发酵时间为10d。