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.     

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。     

河南太行红豆杉产紫杉醇内生真菌的筛选

目的：筛选出高产紫杉醇的内生菌株,为发酵生产紫杉醇提供菌种。方法：从不同来源的红豆杉根、茎、叶中分别分离内生真菌,并对其进行发酵,用HPLC法对菌丝体和发酵液中的紫杉醇含量进行检测,获得高产菌株。结果：获得54株产紫杉醇的内生真菌,其中根、茎、叶分别为29株、16株、9株。根、茎、叶三部位产紫杉醇菌株的平均产量分别为248.57μg/L、149.09μg/L、104.94μg/L;其中一株产量高达622.75μg/L。结论：从野生红豆杉的根部分离内生真菌效果较好,并获得了一株高产菌株。     

红豆杉内生真菌产紫杉醇研究进展

本文综述了近年来产紫杉醇的红豆杉内生真菌分离和筛选、代谢和发酵的研究进展。     

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。     

红豆杉中产紫杉醇内生真菌分离部位的比较研究

目的 探讨红豆杉不同部位在内生真菌分离效率以及产紫杉醇菌株筛选率方面的规律性,为红豆杉产紫杉醇内生菌菌株的分离与筛选提供一定的理论依据.方法 从根、茎、叶3个器官取大小和表面积相同的太行山野生红豆杉(Taxous chinensis)材料,用组织块法分离红豆杉内生真菌,计算各部位内生真菌的分离效率;用高效液相法时分离到的内生真菌发酵液提取物进行紫杉醇含量分析,计算各部位产紫杉醇内生真菌的筛选率.结果 共分离到109株红豆杉内生真菌,根部、茎部和叶部分离效率指数分别为0.90、0.63和0.28;其中有28株产紫杉醇,紫杉醇菌株筛选率分别为31.48%、21.05%和17.65%.结论 在内生真菌的分离效率及其产紫杉醇内生真菌的筛选率上,均为根部>茎部>叶部,即根部在内生真菌分离效率和筛选产紫杉醇内生真菌效率上均具有明显的优势.     

一株产紫杉醇真菌的分离

从四川省阿坝地区生长的红豆杉树中,分离到一株内生丝状真菌.在液体培养基中, 该真菌于25℃经过3周发酵,其发酵液经HPLC和MALDI-TOF分析,结果表明,发酵液中含有紫杉醇.因此,这是一株产紫杉醇真菌, 暂定名为Taxomyces sp.     

产紫杉醇类云南红豆杉内生真菌筛选的研究

采用无菌技术从云南红豆杉中分离得到200余株内生真菌,经过PDA液体培养基发酵后用TLC、HPLC等方法检测,发现其中有一株的胞外分泌物中含有紫杉醇,标号12．3,2。经过形态学鉴别,其属于青霉属（Penicillium）。利用微生物（特别是内生真菌）产紫杉醇是新的途径,该菌株具有进一步研究的价值。     

产紫杉醇内生真菌Z58的分离和鉴定

本研究从曼地亚红豆杉（Taxus x media）树皮内表皮分离得到一株产紫杉醇的内生真菌Z58,通过高效液相色谱法、质谱法和核磁共振波谱法对其紫杉醇提取物进行了分析. 结果表明,内生真菌Z58的紫杉醇提取物具有和紫杉醇标准品相近的色谱特征峰,其保留时间为10.2 min;也与紫杉醇标准品具有相同的质谱特征峰（（M+Na）+=876）和1H-NMR谱带.并通过形态学特征分析和18S rDNA序列分析,将内生真菌Z58初步鉴定为肉座菌属（Hypocrea sp.）真菌.肉座菌Z58的紫杉醇产量约为2.5～3.0 μg/g（紫杉醇/菌丝干重）,是一株具有潜在应用价值的产紫杉醇内生真菌.     

内生真菌产紫杉醇研究的回顾与展望

紫杉醇是一种高效、低毒、广谱的天然抗癌药物,是人类未来20年间最有效的抗癌药物之一。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。本文概述了微生物发酵生产紫杉醇的研究进展,包括产紫杉醇内生真菌的分离、多样性和真菌产紫杉醇的优势,紫杉醇的提取和检测技术,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。随着现代分子生物学技术和微生物发酵工程的发展,工业上大规模发酵生产紫杉醇将有望实现。     

Taxol from Tubercularia sp. strain TF5, an endophytic fungus of Taxus mairei

The diterpenoid taxol is an important anticancer agent used widely in the clinic. The purpose of this work was to identify a taxol-producing endophytic fungus (strain TF5) isolated from Taxus mairei and study its anticancer activities. Strain TF5 was identified as a Tubercularia sp. according to the morphology of the fungal culture, the mechanism of spore production and the characteristics of the spores. Strain TF5 produced taxol, when grown in potato dextrose liquid medium and analyzed by thin layer chromatography, high performance liquid chromatography, ultraviolet and mass spectrometry. The fungal taxol, which was isolated from the organic extract of the TF5 culture, had strong cytotoxic activity towards KB and P388 cancer cells in vitro, tested by the MTT assay. Observed with immunofluorescence and electron microscopy, the fungal taxol enhanced microtubule stability and bundling in culture cells and induced tubulin polymerization in vitro similar to the authentic taxol.     

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.     

Diversity and antimitotic activity of taxol-producing endophytic fungi isolated from Himalayan yew

Endophytic fungi represent an under explored resource of novel lead compounds and have the capacity to produce diverse classes of plant secondary metabolites. Here, we investigated the endophytic fungal diversity of taxol-producing endophytes from Taxus baccata L. ssp. wallichiana (Zucc.) Pilger and also tested the antimitogenic effect of fungal taxol using potato disc tumor assay. A total of 60 fungal endophytes were isolated from the inner bark (phloem-cambium) of T. baccata ssp. wallichiana, collected from different locations of the northern Himalayan region. Two key genes, DBAT (10-deacetylbaccatin III-10-O-acetyl transferase) and BAPT (C-13 phenylpropanoid side chain-CoA acyltransferase), involved in taxol biosynthesis were used as molecular markers for the screening of taxol-producing strains. Five representative species gave positive amplification hits by molecular marker screening with the bapt gene. These fungi were characterized and identified based on morphological and molecular identification. The taxol-producing capability of these endophytic fungi was validated by HPLC-MS. Among the five taxol-producing fungi, the highest yield of taxol was found to be 66.25 μg/l by Fusarium redolens compared with those of the other four strains.     

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。     

Will fungi be the new source of the blockbuster drug taxol?

Taxol (paclitaxel) is widely used for the treatment of various kinds of cancers. Originally, the major source of taxol was bark of the Pacific yew tree (Taxus brevifolia). However, this proved devastating to natural populations of the trees. To protect the Pacific yew, alternatives to the use of trees are sought. One solution is the use of taxol or its precursors derived from fungi. A large number of endophytic fungi that reside within healthy plants have been reported to be taxol producers. However, fungal epiphytes, pathogens and saprophytes have also been found to produce taxol. Several strains of fungi belonging to species Metarhizium anisopliae and Cladosporium cladosporioides MD2 are very promising, producing taxol at levels up to 800 μg/L. This review examines the potential for production of taxol from fungi. The biology of taxol synthesis in fungi and measures which may improve taxol yield are also discussed.