北京時(shí)間2024年1月26日凌晨3時(shí)，國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)（Science）》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院基因組所（省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）閆建斌研究員與北京大學(xué)雷曉光教授等合作完成的最新研究成果：“Characterization and heterologous reconstitution of Taxus biosynthetic enzymes leading to baccatin III（巴卡亭III生物合成酶的鑒定與異源重構(gòu)）”，研究發(fā)現(xiàn)了紫杉醇生物合成途徑中的兩個(gè)缺失的關(guān)鍵酶“T9αH”“TOT”，闡明了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)分子—紫杉烷氧雜環(huán)丁烷的形成機(jī)制，打通了紫杉醇生物合成途徑。
“我病了三年，4萬塊錢一瓶的藥我吃了三年，房子吃沒了，家人被我吃垮了。”電影《我不是藥神》中一段話讓不少人潸然淚下，吃不起的“天價(jià)救命藥”背后是歐美制藥企業(yè)對(duì)于專利技術(shù)的壟斷。如何讓更多人能夠吃上“更便宜、更有效”的救命藥？自主研發(fā)是關(guān)鍵。
為解決“明星抗癌藥”紫杉醇生物合成的卡脖子難題，打破國外技術(shù)壟斷，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）聯(lián)合北京大學(xué)、清華大學(xué)等國內(nèi)外六家單位開展技術(shù)攻關(guān)，在國際上率先實(shí)現(xiàn)了紫杉醇的生物合成，有望解決“明星抗癌藥”紫杉醇供應(yīng)不足的問題。
閆建斌介紹，紫杉醇是世界著名的植物抗癌天然產(chǎn)物藥物，廣泛應(yīng)用于乳腺癌、卵巢癌等多種癌癥的臨床治療。然而，天然紫杉醇產(chǎn)量稀缺且來源單一，僅能從珍稀瀕危裸子植物紅豆杉中提取。各國科學(xué)家都在尋找一種可以替代天然提取紫杉醇的合成方法，然而，由于紫杉醇生物合成途徑高度復(fù)雜，半個(gè)世紀(jì)以來，該通路依然未被完全解析。
該研究綜合利用基因組學(xué)、代謝組學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、合成生物學(xué)等技術(shù)手段，對(duì)多個(gè)紫杉醇生物合成關(guān)鍵候選基因進(jìn)行篩選，成功發(fā)現(xiàn)了紫杉烷氧雜環(huán)丁烷合酶和紫杉烷碳9位氧化酶，并進(jìn)一步解析了植物中氧雜環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)形成的催化機(jī)制，改變了環(huán)氧化物是生成氧雜環(huán)丁烷的先決條件的傳統(tǒng)認(rèn)知。在此基礎(chǔ)上，科研人員通過人工異源合成途徑構(gòu)建策略，利用植物底盤實(shí)現(xiàn)了合成路線的人工重構(gòu)，成功在植物底盤中以9個(gè)關(guān)鍵合成酶生成了紫杉醇工業(yè)化生產(chǎn)前體巴卡亭Ш。
該研究標(biāo)志著我國在紫杉醇合成生物學(xué)理論和技術(shù)上站在了世界領(lǐng)先地位，相關(guān)研究成果已申請(qǐng)或獲得多項(xiàng)專利，為我國紫杉醇綠色制造產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路。
中國科學(xué)院院士趙國屏評(píng)價(jià)稱，閆建斌研究員領(lǐng)銜完成的這一研究成果結(jié)束了闡明紫杉醇生物合成途徑的漫長研究歷史，標(biāo)志著在天然化合物生物合成途徑解析以及人工底盤通路重構(gòu)方面的教科書式的突破；也生動(dòng)代表著我國一批中青年科學(xué)家，在合成生物學(xué)領(lǐng)域探索奮斗近二十年所達(dá)到的里程碑式新高度。
中國科學(xué)院院士鄧子新表示，該研究實(shí)現(xiàn)了紫杉醇合成生物學(xué)領(lǐng)域的引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破，為實(shí)現(xiàn)我國紫杉醇生物智造的自立自強(qiáng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有里程碑意義。
據(jù)介紹，該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。
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