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。     

紫杉醇生物合成途径中羟化酶的研究进展

紫杉醇是一种从红豆杉植物中提取的具有显著抗癌效果的萜类化合物,但在红豆杉中含量很低,难以满足日益增长的临床需求。近年来,利用合成生物学技术建立新的紫杉醇来源途径已成为研究热点。目前,紫杉醇合成相关酶基因大部分已被克隆和鉴定,但其中羟化酶基因的发现与应用仍是目前研究的热点和难点。本文对紫杉醇生物合成途径研究进展进行了综述,对其中羟化酶的克隆及功能研究体系进行了重点深入分析,最后探讨了本领域未来的研究方向并对其前景进行展望,以期为紫杉醇合成途径中未知羟化步骤的羟化酶基因克隆,以及利用合成生物学技术实现紫杉醇的大量生产提供依据。     

诱导子对红豆杉培养细胞紫杉醇产量的影响

利用红豆杉细胞培养技术生产紫杉醇是目前紫杉醇生产的研究热点之一,并已取得了较大进展,其中如何提高紫杉醇的产量是研究的关键。目前通过促进紫杉醇代谢来提高产量最常用、最重要的方法之一是添加诱导子。这是来源于病原微生物的一类化学物质,具有诱导植物细胞中防卫基因表达诱发植物过敏反应和促进植物细胞中特定次生代谢产物的合成等多种功能。就近年来在红豆杉细胞培养生产紫杉醇方面的研究进展进行简要论述,着重介绍了添加诱导子在促进紫杉醇生物合成中的应用。     

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。     

红豆杉高产悬浮细胞系建立及其紫杉醇诱导的研究进展

紫杉醇是一种四环二萜酰胺类化合物,是从红豆杉科红豆杉属植物中提取分离出来的次生代谢物,是世界公认广谱、活性强的天然抗癌新药。但直接从植物中提取紫杉醇的传统生产方式,不仅产量低,且会对野生红豆杉资源造成严重破坏,同时紫杉醇的化学全合成也由于其结构复杂而不具备商业价值。与之相反,细胞培养技术具有受外界影响少、生产成本低、次生代谢产物多、细胞生长周期短的优势,是目前最具前景的紫杉醇生产方式。近年来随着科研水平的不断提升,紫杉醇无论在生理代谢调控、关键基因挖掘,还是新药物制剂与剂型及其类似物的开发和运用等方面,都取得了进展,但要建立紫杉醇商业化高产体系,还必须和前人的研究经验相结合。该文对红豆杉高产悬浮细胞系建立及其紫杉醇诱导的研究进展进行了综述,主要包括前人对红豆杉属植物组织与细胞培养相关的外植体、培养基、激素、培养条件、褐化等问题的研究,以及从代谢调节、培养方式、基因工程等多方面提高紫杉醇含量的最新进展,最后总结了当前研究的不足,并对今后通过多种组合方式来提高紫杉醇含量的生产途径进行了展望。以期促进红豆杉组织培养技术的进步,为药用资源保护和利用提供一定的理论基础与生产指导。     

RAPD技术应用于紫杉醇产生菌的分类鉴定

紫杉醇是一种用于癌症治疗的特效药物,微生物发酵法是生产紫杉醇的有效方法,采用RAPD技术对4株紫杉醇产生菌的遗传差异进行分析,重新从分子水平对其进行了进一步的分类鉴定;并将为下一步的基因工程育种工作中的基因定位和分子克隆提供丰富可靠的分子标记。     

用植物细胞培养进行抗癌药物紫杉醇的生产

紫杉醇由于其高效、低毒、广谱和作用机制独特而成为引人注目的抗癌新药.用植物组织细胞培养来进行紫杉醇的生产,无疑具有巨大的应用前景.本文拟从植物细胞培养工程的角度,就细胞培养的育种、动力学研究、生物过程偶合、引发、中间补料培养、高浓度培养以及生物反应器中的培养等方面进行动态报道,并简要讨论用红豆杉细胞进行紫杉醇的工业化生产所必须解决的几个技术关键.     

植物内生真菌生产紫杉醇大有希望

索取紫杉醇(taxol)的传统方法需要砍伐大量紫杉树木,取其树皮以提取紫杉醇,其代价很高。采用细胞-组织培养索取紫杉醇的方法正在积极实验研究之中。我国第四军医大学曾采用非生物方法即手性催化技术合成紫杉醇及多烯紫杉醇取得成功。目前,国内外采用微生物方法生产紫杉醇已经取     

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。     

改进的HPLC法测定红豆杉植物和细胞培养物中紫杉醇的含量

紫杉醇 (Ｔａｘｏｌ)是一种新型的抗癌药物。由于紫杉醇在红豆杉属 (ＴａｘｕｓＬ .)植物中的含量很低 ,而且运用植物细胞培养技术生产紫杉醇仍处实验阶段 ,因此 ,对于紫杉醇含量甚微的样品 ,寻找一种精确、灵敏、快速的检测方法就显得尤为重要。本实验采用改进的ＨＰＬＣ法对南方红豆杉〔Ｔａｘｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓｖａｒ.ｍａｉｒｅｉ (Ｌｅｍｅ啨ｅｔＬ啨ｖｌ.)ＣｈｅｎｇｅｔＬ .Ｋ .Ｆｕ〕枝和叶 ,以及中国红豆杉〔Ｔａｘｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ (Ｐｉｌｇｅｒ)Ｒｅｈｄ .〕细胞培养物中的紫杉醇含量进行了测定。1　实验方法1 1　实…     

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.     

烟曲霉TMS-26产紫杉醇补料分批发酵条件初步探索

内生真菌发酵法是解决紫杉醇药源短缺问题的有效途径之一。本研究以摇瓶分批发酵为基础,进行摇瓶补料分批发酵研究,探究了苯丙氨酸、甘氨酸、苯甲酸钠乙酸钠混合液、3,5-二硝基水杨酸、H₂O₂、CuSO₄在发酵周期（13d）中,不同添加时间点对TMS-26菌体量及紫杉醇产量的影响,发现在第8天添加苯丙氨酸、甘氨酸、3,5-二硝基水杨酸时,其产量分别达到了(664.80±40.34)µg/L、(628.72±30.44)µg/L、(641.36±19.62)µg/L;在第9天添加CuSO₄时,其产量达到了(697.46±15.76)µg/L;在第10天添加H₂O₂、苯甲酸钠乙酸钠混合液,其产量分别达到了(615.78±36.28)µg/L、(792.54±10.04)µg/L。在摇瓶补料分批发酵研究结果的基础上,进行了5L罐发酵工艺放大研究,探究了前体和诱导子通过进行一次补加和恒速补加的方式对Aspergillus fumigatus TMS-26菌体量及紫杉醇产量的影响,结果表明恒速补加苯丙氨酸乙酸钠混合液,紫杉醇产量达到了746.17µg/L。通过本次研究,优化了TMS-26产紫杉醇摇瓶补料分批发酵和5L罐发酵工艺,为后续实现紫杉醇工业化生产奠定基础。     

天然药物紫杉醇的研究与开发综述

本文对近年来紫杉醇(Taxol)的研究与开发进行了综述,其中包括:1.对紫杉醇研究的历史回顾;2.独特的药理作用机制;3.在植物界的分布;4.前药设计;5.半合成;6.全合成;7.组织培养;8.真菌发酵;9.构效关系等。     

基于定量PCR技术探讨紫杉醇生物合成的限速步骤

次生代谢产物牛物合成受到发育和诱导的调控,本实验研究了组织分化和诱导处理对紫杉醇生物合成的影响,并采用定量PCR技术分析了紫杉醇生物合成不同阶段关键酶基因的动态表达特征。结果表明。紫杉醇主要分布在中国红豆杉（Taxus chinensis）树皮和根皮组织中,针叶内含量很少,催化紫杉醇功能官能团连接的关键酶摹因也主要定位在树皮和根皮组织巾;茉莉酸甲酯（MJ）和真菌诱导子F5分别提高了中国红豆杉悬浮培养细胞HG-1紫杉醇得率8倍和10倍,同时有效诱导紫杉醇生物合成基因的表达。发现催化紫杉醇侧链连接的基因与紫杉醇生物合成早正相关。结果表明。紫杉醇生物合成的限速步骤是催化功能官能团连接的步骤。     

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。     

Enhancement of taxol production and release in Taxus chinensis cell cultures by ultrasound,methyl jasmonate and in situ solvent extraction

This study evaluates the use of a novel mechanical stimulus, ultrasound (US), and a putative chemical elicitor, methyl jasmonate (MJ), combined with in situ solvent extraction (two-phase culture), to enhance taxol production by Taxus chinensis cells in suspension culture. The volumetric taxol yield was increased 1.5- to 1.8-fold with 2 min US treatment once or twice during a 4-week culture period, about 5-fold with 60-120 microM MJ, and 7- to 9-fold by in situ solvent extraction of taxol with dibutyl phthalate (DBP) (11% v/v). The percent of extracellular taxol or taxol release was also significantly increased. The combined use of US (day 5 or 9) and MJ treatment (day 7) resulted in taxol yields 20-50% higher than each of the treatments used alone. The most favorable strategy for taxol production was the application of US or MJ treatment, followed by in situ solvent extraction, giving rise to a taxol yield of 33-35 mg/l, about 17-fold higher than the control, at 1.9 mg/l. It was found that the organic solvent DBP, as well as US and MJ, stimulated the enzyme activity of secondary metabolic pathways, which was partially responsible for the enhanced taxol production.     

Impact of taxol on dermal papilla cells--a proteomics and bioinformatics analysis

Dermal papilla (DP) cells play a regulatory role in hair growth, and also play a role in alopecia (hair loss). However, effects of taxol, which is a widely used chemotherapy drug, on DP cells remain unclear, despite that theoretically taxol can impact on DP cells to contribute to taxol-induced alopecia. To better understand pathophysiology of taxol-induced damage in DP cells, morphological and biochemical analyses were performed to check whether taxol can cause apoptosis in cultured DP cells or not. If it can, proteomics and bioinformatics analyses were then performed to investigate the protein networks which are impacted by the taxol treatment. Our data showed that taxol can cause apoptotic damage in DP cells in a concentration-dependant manner, as demonstrated by various apoptotic markers. Proteomic analysis on DP cells treated with the lowest apoptosis-inducible concentration of taxol revealed that taxol can affect expression of proteins involved in Ca2+-regulated biological processes, vesicles transport, protein folding, reductive detoxification, and biomolecules metabolism. Furthermore, bioinformatics analysis indicated that taxol can impact on multiple biological networks. Taken together, this biochemical, proteomics, and bioinformatics data may give an insight into pathophysiology of taxol-induced damage in DP cells and shed light on mechanisms underlying taxol-induced alopecia.     

Taxol Determination from Pestalotiopsis pauciseta, a Fungal Endophyte of a Medicinal Plant

Taxol is the most effective antitumor agent developed in the past three decades. It has been used for effective treatment of a variety of cancers. A taxol-producing endophytic fungus Pestalotiopsis pauciseta (strain CHP-11) was isolated from the leaves of Cardiospermum helicacabum and screened for taxol production. The fungus was identified based on the morphology of the fungal culture and the characteristics of the spores and screened for taxol production. The amount of taxol produced by this endophytic fungus was quantified by HPLC and it produced 113.3 mg/L, thus the fungus can serve as a potential material for fungus engineering to improve taxol production. This fungal taxol also had strong anticancer activity against some cancer cells viz., BT 220, H116, Int 407, HL 251 and HLK 210 tested by Apoptotic assay and it is indicated that with the increase of taxol concentration from 0.005–0.05 mmol/L, taxol induced increased cell death through apoptosis.