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长春花再生植株难题得以解决 抗癌药物降价超一半

来源:东方早报2012年11月6日07:43【评论0条】字号:T|T

唐克轩团队培育的长春花。

  在上海交通大学农业与生物学院苗圃里,生长着一株株特殊的美丽小花,它们有的紫色红心,有的白色红心,有的呈大红色、桃红色、淡粉红色、白色……这些夹竹桃科的植物因为四季都开花,所以取名“长春花”。

  长春花的外形并不出众,但却是名副其实的“生命花”。从它体内提取的长春碱及半合成衍生物长春瑞滨是治疗肺癌、乳腺癌、睾丸癌和卵巢癌等癌症的植物天然特效药。

  上海交大教育部“长江学者”特聘教授、上海市领军人才唐克轩博士带领团队用8年时间,解决了困扰世界数十年难以实现长春花遗传转化并再生植株的难题,大幅提高了长春花中治疗癌症物质的含量,3-5年内有望使抗癌药物长春瑞滨注射液价格从每支220元降到不足100元。

  原料每公斤超100万

  在“死亡之魔”癌症面前,人们喜欢把长春花称为“生命花”,因为它的体内有130多种生物碱,其中长春碱和半合成衍生物长春瑞滨是与肺癌、乳腺癌、睾丸癌和卵巢癌等“死亡之魔”作斗争的首选药物。

  据唐克轩介绍,由于长春碱仅占植物叶片干重的万分之一,因此,由长春花所含的生物碱文多灵和长春质碱化学半合成而来的长春瑞滨,已成为新一代治疗癌症的一线植物源药物。

  然而,长春花中文多灵和长春质碱这两样“宝贝”含量也极低,仅占植物叶片干重的千分之一。

  唐克轩说,1公斤的长春碱或长春瑞滨原料药价格均超过100万元人民币,化学合成因成本太高而不具有商业价值。如何提高长春花中文多灵、长春质碱及长春碱含量,已成为长春花育种,以及降低长春花类抗癌生物碱价格,以满足全球对植物天然抗癌生物碱需求日益增加的重大问题。

  新喷洒技术助增产三成

  唐克轩教授带领科研团队,经过8年多的努力,终于在长春花代谢工程研发领域取得重大突破。

  唐克轩团队通过代谢技术,过量表达长春花生物碱合成过程中的转录调控因子和关键酶,大幅提高长春花中可以治疗癌症物质的含量。

  通过新的代谢技术,改良前后的两株长春花,从外形和植物结构上看完全没有区别。但改良之后的长春花体内的文多灵和长春质碱的含量达到叶片干重的2.55‰~5‰,提高了1倍以上,长春碱含量也提高了近1倍。这意味着,改良之后的长春花体内抗癌生物碱的含量增加了1倍以上。

  唐克轩表示,该技术在国际上率先建立了长春花遗传转化再生植株体系,并有望阐明代谢合成途径和合成机理,为在国际上率先实现以长春花为代表的药用植物代谢产物生物反应器产品的商品化生产奠定了基础。

  除了代谢调控和代谢工程技术,唐克轩团队还发明了喷洒技术,通过特殊的长春碱诱导剂配方,选择特定的喷洒时机及喷洒剂量,也使长春花中抗癌物质含量增加30%以上。

  把增产收益让利于民

  治疗癌症的药物堪称天价药,一位癌症患者按照21天为一个用药周期,3个周期为一疗程来算,需要打30针长春瑞滨,每针约220元,需要近6600多元费用,如果连续用药一年,需要花费近4万元。一个普通的百姓家庭,难以承担起如此昂贵的药价。

  唐克轩表示,长春花代谢技术和喷洒技术的推广应用,将大幅度降低长春花类抗癌生物碱生产成本。

  根据唐克轩的计算,改良之前的长春花,生长周期为3个月,全年种两季亩产可达1000公斤鲜叶,干叶100公斤。一亩各产文多灵和长春质碱100克和180克,合成之后,一亩生产出长春瑞滨100克,每亩销售盈利12.6万元。

  如果采用喷洒技术和代谢技术,一亩各产文多灵和长春质碱325克和416克,可生产出长春瑞滨325克。去掉加工成本,每亩销售盈利41.8万元。

  如果以一个生产基地100亩计算,唐克轩教授说,改良后的长春花每个生产基地可增销售盈利2920万元。如果将这一笔费用让利于百姓,治疗癌症的药价将大幅降低。

  唐克轩希望在3-5年内,实现年产长春瑞滨300-400公斤,使生产成本至少降低一半,同时使长春瑞滨注射液价格从目前平均每支220元降低到不足100元。

  【改良原理】

  唐克轩团队发现,长春花体内合成抗癌“法宝”的含量,与两种物质有关。一种是叫“Orca3”的转录调控因子,它可同时提升多个酶活力。还有一种是叫“G10H”的关键酶,它可以让活力受到限制的酶,生长提速。Orca3和G10H协同调控能够大幅度提高“法宝”的含量。

  唐克轩形象地介绍,这一过程好比分段修建公路。普通的长春花体内,合成“法宝”的物质像“汽车”一样在有的路段狭窄,有的路段限速的公路上行使。增加“Orca3” 转录调控因子之后,使原本狭窄的路段同时拓宽了,每段公路可以容纳更多“汽车”通行,但是在限速路段,还是拥堵。增加“G10H” 关键酶之后,使限速路段也得到拓宽提速。全路段拓宽提速之后,通行能力大幅提高。

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