青蒿素的發(fā)現(xiàn),提取及一系列發(fā)展應(yīng)用

1、青蒿素的發(fā)現(xiàn)，提取及一系列發(fā)展應(yīng)用1.時代背景： 時代背景.mp4 世界上影響人數(shù)最多的疾病并非現(xiàn)在深受關(guān)注的艾滋病，而是一種堪稱“歷史悠久”的疾病瘧疾，也就是俗稱的“打擺子”，同時，它也是當(dāng)今除艾滋病外，上升趨勢最為顯著的一種傳染病，每年23億人感染此病，200多萬人死亡。19世紀(jì)從南美洲金雞納樹皮中得到的奎寧曾成為最有效的藥物，治愈了眾多的瘧疾患者。20世紀(jì)第二次世界大戰(zhàn)后模仿奎寧基本結(jié)構(gòu)而合成的一批新藥如氯喹、伯喹也曾救治過無數(shù)的病人。但是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)抗藥性瘧原蟲后，以往常用的抗瘧藥（如氯喹、磺胺、奎寧等）的效果便不復(fù)存在，以至于造成了無藥可醫(yī)的局面，特別在東南亞、非洲地區(qū)情況更

2、為嚴(yán)重。青蒿素類藥物的出現(xiàn)以其副作用低且不易產(chǎn)生抗藥性而被譽(yù)為“治療瘧疾的最大希望”。2. 什么是青蒿素 時代背景.mp4分子式為C15H22O5，分子量282.33，組分含量：C 63.81%，H 7.85%，O 28.33%。無色針狀晶體，味苦。在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶。 青蒿素（Artemisinin）又名黃蒿素，是一種具有過氧橋的倍半萜內(nèi)酯類化合物。分子式為C15H22O5，分子量為282.34，具有過氧鍵和-內(nèi)酯環(huán)，有一個包括氧化物在內(nèi)的1，2，4-三惡烷結(jié)構(gòu)單元，在自然界中是非常罕見的，它的分子中包括7個手性中心。

3、青蒿素為無色針狀結(jié)晶，熔點為156157，易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇、乙醚，微溶于冷石油醚，幾乎不溶于水。因其具有特殊的過氧基團(tuán)，對熱不穩(wěn)易受濕、熱和還原性物質(zhì)的影響而分解。3.為什么要選用青蒿治療瘧疾？ 瘧疾是一個非常古老的疾病。我們的先人對它還是有一定辦法的。在晉代葛洪所著的肘后備急方中就有關(guān)于瘧疾的治療方藥，原文如下：青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之。意思是，用一把青蒿，以二升的水浸漬以后，絞扭青蒿，取得藥汁，然后一次服盡?？蓜e小看這幾句話，它說明，我們的古人對于青蒿截瘧已經(jīng)有了很深入的認(rèn)識。 4.驗證青蒿素對瘧疾的治療效果實驗： 為什么在實驗室里青蒿的提取物不能很有

4、效地抑制瘧疾呢？是提取方法有問題？還是做實驗的老鼠有問題？ “青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”為什么這和中藥常用的高溫煎熬法不同？原來古人用的是青蒿鮮汁！ 溫度！這兩者的差別是溫度！很有可能在高溫的情況下，青蒿的有效成分就被破壞掉了。改用沸點較低的乙醚進(jìn)行實驗，她在60攝氏度下制取青蒿提取物。接下來在實驗室里，青蒿提取物對瘧原蟲的抑制率達(dá)到了100%！ 5.其實青蒿素是從黃花蒿中提取而來，為什么命名為青蒿素？ 在植物學(xué)范疇里，青蒿和黃花蒿是同屬菊科的兩種植物，此后定名的青蒿素其實存在于黃花蒿中，青蒿中反倒沒有。而在中醫(yī)藥領(lǐng)域，青蒿和黃花蒿卻被統(tǒng)稱為青蒿。 中藥研究所提取“青蒿素”晶體并將

5、其命名為青蒿素時間最早，但云南省藥物研究所改進(jìn)了提取方法，采用“溶劑汽油法”大幅提高了提取效率，并且確定了優(yōu)質(zhì)黃花蒿產(chǎn)地，“523任務(wù)”后續(xù)進(jìn)行的動物藥理毒性試驗和臨床試驗研究，用的其實都是“黃蒿素”。青蒿素命名的“青黃之爭”，成了一場糾纏不清的“文字官司”。直到1978年，“523”項目科研成果鑒定會上，按中藥用藥習(xí)慣，將中藥青蒿抗瘧成分定名為青蒿素。 但爭議并未止歇，以至于2000年版的中國藥典中還在為此做著修正：將中藥青蒿原植物只保留黃花蒿一種。6.青蒿素的提取： 青蒿素雖然已經(jīng)可以人工全合成，但其成本很高，無法工業(yè)化生產(chǎn)。目前，青蒿素的主要來源仍然是從植物黃花蒿中提取分離。黃花蒿分布較

6、廣，但由于產(chǎn)地的不同，所含青蒿素的差異極大（0.1%-1.3%）其中僅有部分產(chǎn)地（重慶、四川、廣西、云南等地）的黃花蒿具有工業(yè)價值。青蒿素原料藥的90%來自中國。 最早用乙醚提?。焊邷貢茐那噍镏械挠行С煞?，隨即另辟蹊徑采用低沸點溶劑乙醚進(jìn)行實驗。以萃取原理為基礎(chǔ)，揮發(fā)油主要采用水蒸汽蒸餾提取，減壓蒸餾分離，其工藝為：投料加水蒸餾冷卻油水分離精油；非揮發(fā)性成分主要采用有機(jī)溶劑提取，柱層析及重結(jié)晶分離，基本工藝為：干燥破碎浸泡、萃?。ǚ磸?fù)進(jìn)行）濃縮提取液粗品精制。 目前從黃花蒿中提取分離青蒿素的方法主要有： 超臨界二氧化碳提取法2 丙酮-硅膠柱層析法3 低沸汽油-超短粗型球狀擴(kuò)空硅膠過濾柱層析法

7、4 稀乙醇滲漉-連續(xù)萃取法5 微波提取法6 ，7 石油醚-超聲波提取法8 乙醚冷浸法9 最早使用方法 溶劑汽油提取-濃縮-結(jié)晶法10Vonwiller的甲醇-乙醇-乙醚提取法11Paniego的新鮮組織甲苯提取法12Elsohly等的正己烷-乙腈法13 其中溶劑汽油提取-濃縮-結(jié)晶法操作簡便、成本低廉、是大多數(shù)提取生產(chǎn)廠家廣泛采用的方法。 7.青蒿素對瘧疾的作用機(jī)制： 摘要青蒿素是中國自主研制的抗瘧良藥, 高效、低毒, 許多基于青蒿素研發(fā)的衍生物具有良好的抗瘧效果, 近年來已成為抗瘧的一線藥物, 受到世界醫(yī)療衛(wèi)生界的充分肯定. 雖然青蒿素作用機(jī)制青蒿素結(jié)構(gòu)奇特, 抑瘧效果顯著, 但 40 年來

8、其生物作用機(jī)制之謎一直未被徹底破解. 針對血紅素青蒿素類藥物的作用機(jī)制, 提出了不同的假說, 如血紅素參與青蒿素的激活并被烷基化從線粒體而起到抑瘧作用, 線粒體參與青蒿素的激活和作用過程, 某些特定的蛋白是青蒿素作用靶 點等. 除抑瘧外, 青蒿素類藥物在殺滅其他種類寄生蟲、抑制某些癌癥細(xì)胞以及抗病毒、治 療類風(fēng)濕等方面也有一定作用. 下面將對青蒿素類藥物作用機(jī)制的研究進(jìn)行綜述及展望, 包括抗瘧疾過程中的藥物激活、作用靶點 破解青蒿素作用機(jī)制不僅可以加深人們對這種藥物的認(rèn)識, 而且對于其正確使用, 如增效、防止抗瘧株的產(chǎn)生, 以及新型抗瘧藥物的設(shè)計都有重要意義.目前提出的青蒿素作用機(jī)制假說基本涉

9、及兩個方面: 青蒿素的激活和青蒿素的作用靶點.青蒿素的激活： (1) 鐵參與青蒿素的激活. 青蒿素抗瘧研究中,鐵是大家關(guān)注的焦點之一. 目前, 一種比較普遍的觀點是青蒿素的激活是通過含鐵的途徑進(jìn)行的. 通過監(jiān)測青蒿素產(chǎn)生自由基的過程認(rèn)為, 鐵在青蒿素抗瘧過程中發(fā)揮了重要作用. 通過電子順磁共振技術(shù)(EPR)及捕獲劑 DMPO 進(jìn)一步揭示了二者之間的關(guān)系，失去鐵離子的參與，青蒿素的作用效率大大降低 (2) 血紅素(heme)參與青蒿素的激活：有體外實驗發(fā)現(xiàn), 將青蒿素與不同形式的鐵, 包括血紅素、二價鐵離子、脫氧的和氧化的血紅蛋白在相同的條件下進(jìn)行反應(yīng), 血紅素與青蒿素反應(yīng)的效率遠(yuǎn)高于其他含鐵分

10、子12, 表明血紅素對于激活青蒿素起關(guān)鍵作用. 瘧原蟲寄生于血紅細(xì)胞中, 血紅素來源豐富. 目前, 究竟是自由鐵還是血紅素的鐵激活青蒿素還存在爭議 (3) 線粒體參與青蒿素的激活及其他觀點青蒿素類藥物的作用靶點： 嵌入在青蒿素倍半烯萜內(nèi)酯骨架中的雙氧橋?qū)η噍锼乜汞懹兄陵P(guān)重要的作用是進(jìn)行機(jī)制研究的 最初線索, 而自由基的生成與雙氧橋的斷裂有著密 切的關(guān)系. (1) 血紅素的烷基化. 不少研究認(rèn)為, 血紅素 既是激活青蒿素類藥物的裂解還原激活劑, 又是其 發(fā)揮作用的重要靶標(biāo), 青蒿素對血紅素的修飾、烷基 化是殺滅瘧原蟲的原因. 早期的血紅素模型中青蒿 素的作用機(jī)制與奎寧相仿, 都是作用于液泡,

11、通過影 響血紅素的脫毒來抑制青蒿素. 這一觀點有一些相 關(guān)實驗支持 (2) 蛋白靶點理論. 青蒿素的一個鮮明特點就 是對瘧原蟲有強(qiáng)烈的特異性而對人不產(chǎn)生副作用, 這使得人們推測青蒿素可能會在瘧原蟲體內(nèi)特異激 活, 或者瘧原蟲體內(nèi)存在著對青蒿素的特異性靶標(biāo). 對于大部分藥物來說, 都存在著較為專一和特異的 靶標(biāo) （3）線粒體模型學(xué)說 瘧原蟲的生長需要相關(guān)線粒體的參與 其他學(xué)說8.青蒿素及其衍生物的發(fā)展： 青蒿素具有水溶性差、熱穩(wěn)定性差的缺點，制成片劑因其難溶性，生物利用度低，且體內(nèi)代謝快。而納米青蒿素的水溶性好，制成針劑后可進(jìn)行靜脈注射，將極大地提高藥效，減少用藥量，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 青蒿素由于存

12、在近期復(fù)燃性高、在油中和水中的溶解度低以及難以制成合適的劑型等不足,需對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,以期在保持青蒿素優(yōu)良藥理作用基礎(chǔ)上開發(fā)新藥,進(jìn)一步改善和提高藥效。而合成青蒿素衍生物蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿琥酯、雙氧青蒿素等克服了青蒿素復(fù)燃率高的弊病。蒿甲醚其抗瘧作用為青蒿素的10至20倍,目前其開發(fā)成功的劑型蒿甲醚注射液為主要含蒿甲醚的無色或淡黃色澄清滅菌油溶液。蒿乙醚抗瘧作用稍遜于蒿甲醚，且蒿乙醚的生產(chǎn)不如蒿甲醚更經(jīng)濟(jì)實用。雙氫青蒿素比青蒿素有更強(qiáng)的抗瘧作用,它由青蒿素經(jīng)硼氫化鉀還原而獲得。9.青蒿素及其衍生物的其他藥理作用： 抗病原微生物：本品煎劑對表皮葡萄球炎、卡他球菌、炭疽桿菌、白喉桿菌有較強(qiáng)的抑

13、制作用抗白血?。呵噍锼嵫苌飳Π籽388細(xì)胞有明顯的抑制作用，青蒿衍生物亦有此作用。 抗腫瘤： 體內(nèi)和體外實驗證實, 青蒿素及其衍生物對多種人類和動物腫瘤細(xì)胞均具有毒性作用, 包括黑色素瘤細(xì)胞 、 腎癌細(xì)胞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞、肺癌細(xì)胞等。而且同一種衍生物對不同類型腫瘤細(xì)胞的作用強(qiáng)度不同, 具有選擇性 。在一項體外抗腫瘤實驗中發(fā)現(xiàn), 青蒿琥酯對腸道腫瘤細(xì)胞和白血病細(xì)胞的抑制作用較強(qiáng) ,而對肺小細(xì)胞癌細(xì)胞的殺傷作用較弱。不同衍生物的抗腫瘤活性有所不同 ,具有選擇性 ,推測其原因可能是來源于它們的親脂性不同。其抗癌活性與化合物的構(gòu)象、 靶蛋白的差異相關(guān)。2 .1 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡 Yamac

14、hika 等 13 系統(tǒng)比較 了青蒿素和常規(guī)化療藥 5-氟尿嘧啶(5-FU)對口腔癌 細(xì)胞 IHGK 的影響 ,發(fā)現(xiàn)青蒿素不同于 5-FU 對細(xì)胞 的直接殺傷作用, 其主要作用是誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。 Singh 等 14 報道青蒿素可以誘導(dǎo)類人淋巴母細(xì)胞 Molt-4 細(xì)胞凋亡, 而不是壞死 。而且在鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 的協(xié)助下 ,青蒿素的誘導(dǎo)凋亡作用更顯著。青蒿素 衍生物青蒿琥酯不但能抑制人肝癌細(xì)胞 H22 和 BEL-7402 的增殖 ,而且能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡 。進(jìn)一 步研究發(fā)現(xiàn), 誘導(dǎo)的凋亡與 Bcl-2 基因、PCNA 基因 表達(dá)下調(diào)和 bax 蛋白表達(dá)升高相關(guān)。Efferth 等 15 分 析

15、了青蒿素對55 種人腫瘤細(xì)胞相關(guān)基因的影響 ,這 些基因包括藥物抵抗基因、DNA 損傷與修復(fù)基因、 凋亡調(diào)控基因、增殖相關(guān)基因、原癌基因、腫瘤抑制 基因和細(xì)胞因子基因。最近 Disbrow 等 16 的研究表 明 ,兩種青蒿素衍生物二氫青蒿素和青蒿琥酯均對 人類乳頭瘤病毒的宮頸上皮細(xì)胞具有毒性作用;對 狗口腔乳頭瘤病毒誘導(dǎo)的口腔癌形成也具有抑制作 用。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這種疏水性的藥物可以自由穿透上 皮細(xì)胞表面, 從而誘導(dǎo)線粒體半胱天冬酶表達(dá)進(jìn)而 啟動細(xì)胞凋亡, 而且這一凋亡過程是 P53 蛋白非依 賴性的, 表明青蒿素及其衍生物可以用來預(yù)防和逆 轉(zhuǎn)病毒介導(dǎo)的腫瘤病變。2 .2 二價鐵離子介導(dǎo)的細(xì)胞毒

16、作用 青蒿素及其 衍生物的抗腫瘤作用機(jī)制目前還不完全清楚。但大 量證據(jù)顯示, 青蒿素的抗腫瘤作用機(jī)制與其抗瘧機(jī) 制十分相似。研究表明 , 二價鐵和鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在紅 細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中的含量較正常細(xì)胞高。處于對數(shù) 生長期的細(xì)胞對二價鐵離子的吸收逐步增加 ,而腫 瘤細(xì)胞鐵離子的吸收與腫瘤細(xì)胞增殖呈正相關(guān)。二 價鐵參與了青蒿素的抗瘧作用, 同樣也可能介導(dǎo)了 青蒿素對腫瘤細(xì)胞的毒性作用。首先, 鐵傳遞蛋白 及硫酸氨基乙酸亞鐵能顯著增加青蒿素等衍生物的 細(xì)胞毒性作用 ,對兩種腫瘤細(xì)胞 CCRF-CEM 和 U373 的細(xì)胞毒性與單用青蒿素比較增加了 1 .3 1 .5倍 , 但對正常人外周血單個核細(xì)胞沒有影

17、響, 可能原因 是外周血單個核細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)鐵蛋白受體表達(dá)量不足 腫瘤細(xì)胞的 1 .3%。將外源性的鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和青蒿 素共價耦聯(lián)后, 再與腫瘤細(xì)胞孵育可以大大提高青 蒿素殺傷腫瘤細(xì)胞的效率。其次 ,鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可以 增加青蒿素對耐藥肺癌細(xì)胞株 H69VP 的殺傷作用 , 而不是非耐藥細(xì)胞株 H69 。此外 , 腫瘤細(xì)胞 不僅僅高表達(dá)鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白, 而且高表達(dá)轉(zhuǎn)鐵蛋白受 體。轉(zhuǎn)鐵蛋白受體介導(dǎo)了細(xì)胞對鐵離子的吸收和利 用過程;抗轉(zhuǎn)鐵蛋白受體單克隆抗體 RVS10 能逆轉(zhuǎn) 鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)同青蒿素殺傷 CCRF-CEM 和 U373 細(xì) 胞的作用 18 。McCarty 等 19 的研究表明, 抗血管生 成藥物

18、治療會上調(diào)腫瘤細(xì)胞低氧誘導(dǎo)因子 1(HIF-1) 的表達(dá),這加重了腫瘤治療的負(fù)擔(dān), 因為HIF-1 表達(dá) 與耐藥相關(guān) ,并增加轉(zhuǎn)鐵蛋白受體表達(dá)。但這恰恰 擴(kuò)大了青蒿素治療耐受性腫瘤的空間。2 .3 氧自由基介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)亞鐵 離子的氧化還原特性可以增加腫瘤細(xì)胞對過氧化氫 的敏感性 ,而腫瘤細(xì)胞一旦缺少細(xì)胞內(nèi)鐵,就變得對 過氧化氫不敏感性。以前認(rèn)為 , 過氧化氫和青蒿琥 酯都可以產(chǎn)生 ROS 和自由基。對過氧化氫抵抗的 腫瘤細(xì)胞同樣對青蒿琥酯不敏感。因此, 推測與青 蒿素殺死瘧原蟲的機(jī)制類似, 腫瘤細(xì)胞內(nèi)的二價鐵 可以催化青蒿素類物質(zhì)的過氧橋裂解, 產(chǎn)生大量以 青蒿素炭原子為中心的自

19、由基和 ROS 。自由基破壞 了腫瘤細(xì)胞膜即導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外漏, 從而殺死腫 瘤細(xì)胞 20 。2 .4 抑制血管生成 Wartenberg 等 21 報道青蒿素 可以抑制正常小鼠胚胎血管生成 ,并增加血管通透 性,同時下調(diào)HIF-1 、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和基 質(zhì)金屬蛋白酶 2(MMP-2)的表達(dá)。而自由基清除劑 如維生素 E 可以逆轉(zhuǎn)青蒿素的抗血管生成作用。 這些結(jié)果表明青蒿素的抗血管生成作用與其產(chǎn)生的 自由基密切相關(guān)。在對腫瘤血管生成的研究中 , Chen 等 22 報道了二氫青蒿素和青蒿素均可抑制人 臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVE)的增殖、遷移和管狀形成。 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn) ,另一衍生物

20、青蒿琥酯能顯著降低 人卵巢腫瘤細(xì)胞 HO-8910 異體移植的小鼠腫瘤組織 微血管密度(LVD), 對腫瘤細(xì)胞、HUVE 的 VEGF 及 其受體血管內(nèi)皮生長因子受體 1(VEGFR-1)的表達(dá) 均具有抑制作用。其中對 VEGFR-2 的抑制率可達(dá) 到80 %;而青蒿琥酯和二氫青蒿素及合成的青蒿素衍生物在絨毛膜尿囊膜血管新生模型中也具有相似 的作用 ,但它們的作用強(qiáng)度有所不同。2 .5 增加放化療敏感性 研究還發(fā)現(xiàn),青蒿素及其 衍生物不僅能單獨(dú)作用于腫瘤細(xì)胞, 而且與 5-FU 、 吡柔比星、阿霉素等抗腫瘤藥物具有協(xié)同抗腫瘤作 用。Kim 等 23 最近發(fā)現(xiàn), 二氫青蒿素可增加神經(jīng)膠 質(zhì)瘤細(xì)胞

21、 U373MG 的放射敏感性 ,其機(jī)制可能與青 蒿素增加 ROS 生成及抑制谷胱苷肽轉(zhuǎn)移酶(GST)的 表達(dá)相關(guān)。最近, 美國華盛頓大學(xué)的 Singh 又發(fā)現(xiàn) 二氫青蒿素可以與另一抗炎物質(zhì)丁酸具有協(xié)同抗腫 瘤作用。丁酸是大腸細(xì)菌群合成的短鏈、具有抗炎 作用的脂肪酸,對正常結(jié)腸上皮細(xì)胞具有營養(yǎng)作用。 將 20 molL -1 的二氫青蒿素和 1 mmolL -1 的丁酸 與Molt-4 共孵育 24 h 幾乎可以殺死所有的腫瘤細(xì) 胞 ,而 20 molL -1 的二氫青蒿素和 1 mmolL -1 的丁 酸對腫瘤細(xì)胞的殺傷率分別為 40 %和 32 %24 。同 時發(fā)現(xiàn)藥物誘導(dǎo)的凋亡明顯增強(qiáng)。1

22、0.開發(fā)植物界以外的青蒿素的新藥源青蒿素的藥源主要取自野生黃花蒿和人工栽培的黃花蒿, 但前者受地理環(huán)境與季節(jié)限制, 而且天然資源逐趨匱乏；后者種植占地大, 耗力費(fèi)時, 加以植株易變異, 產(chǎn)量不夠穩(wěn)定, 因此迫切需要開拓青蒿素的新藥源 ，重慶酉陽享有“世界青蒿之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，是世界上最主要的青蒿生產(chǎn)基地，也是全球青蒿素高含量的富集區(qū)，平均青蒿素含量高達(dá)8，全球八成的原料青蒿產(chǎn)于重慶酉陽。3.1 化學(xué)合成1986 年, 中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所許杏祥等 16 以 R(+)2 香草醛為原料, 經(jīng) 1314 個步驟完成了青蒿素的化學(xué)合成. 近年來, 青蒿素分子的全合成研究雖已取得不少進(jìn)展, 但距商品

23、問世尚有待時日.3.2 生物合成青蒿素的生物合成包括 3 條途徑 3 : 1)添加生物合成的前體以提高青蒿素的含量；2)調(diào)控參與青蒿素合成的關(guān)鍵酶活性, 或激活該酶的控制基因；3) 采用基因工程技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn). 上海有機(jī)化學(xué)所汪猷、 黃敬堅等 17, 18 探索了由22 14 C2MVA(甲基二羥戊酸)為前體合成青蒿酸, 繼而生物合成青蒿素與青蒿素 B 的過程. 2011 年 Farhi 等 19 另辟蹊徑, 成功創(chuàng)建了甲羥戊酸-青蒿素的基因工程途徑, 從煙草生產(chǎn)青蒿素. 生物合成：愈傷組織誘導(dǎo)叢生芽、發(fā)根培養(yǎng)、組合生物合成等 青蒿素的含量受地理環(huán)境、采集時期、采集部位、氣溫和施肥等因素的影響。

24、黃花蒿廣泛分布在中國 的各省市,不同產(chǎn)地青蒿素含量差異顯著,最高可達(dá)干重的 1% 2% 。 為獲得最大的青蒿素產(chǎn) 量 ,鐘風(fēng)林等8 對不同生長期的青蒿素含量變化進(jìn)行考察,認(rèn)為黃花蒿的采集期在生長盛期至花蕾 期之前 ,此時的青蒿素含量最高 ,營養(yǎng)體重量大 ,而且采集的時間以晴天中午 12時及下午 16時 為宜,一天中在這期間采收青蒿素含量最高,這與光強(qiáng)有利于青蒿素的產(chǎn)生和大量積累理論相一 致。在黃花蒿植株和枝條上的葉片中,青蒿素含量均呈下部、中部、上部依次遞增的規(guī)律。因此,黃花蒿 植物的上部和枝條上部的葉片應(yīng)首選入藥 ,其次為中部 ,最后才是下部。 不同的干燥方法對青蒿 素的產(chǎn)量也有一定的影響,

25、比較曬干、陰干和 60烘干三種方法 ,以自然曬干的效果最好 ,比陰 干的樣品含量高 23. 76% 。 在人工栽培中稍加肥料,黃花蒿植株高大,青蒿素的含量較野生的略高, 且嫩葉比老葉的含量高。陳福泰9 在人工控制的環(huán)境中栽培黃花蒿,在黃花蒿生長的基本條件得到滿 足的情況下,生長環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)的含量與生長基質(zhì)對青蒿素含量沒有影響,而高溫和短距離 光照可促使青蒿素含量成倍增加。 Elhag 等 10篩選高產(chǎn)的黃花蒿植株時,發(fā)現(xiàn)青蒿的含量高的植株 具有長的節(jié)間,茁壯的莖桿 ,伸展開的枝條和茂密的葉。 Liersch等 11 對篩選的青蒿品種 811噴 灑植物激素 chlo rmequat,結(jié)果植株

26、的青蒿素含量比對照高 30% 。雖然青蒿素主要來自于天然采 集的野生植株和人工栽培青蒿,但天然野生青蒿受地理環(huán)境和季節(jié)的限制以及資源的日益匱乏, 難以獲得持續(xù)的發(fā)展。 人工栽培占地大,耗時耗力,且植株易變異 ,也使得產(chǎn)量難以保證,因而開 發(fā)新的青蒿素來源途徑具有重要的實際意義。11.青蒿素及其衍生物的展望： 青蒿素產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要各方面共 同促進(jìn)。 通過遺傳改造快速獲得高青蒿素含量的植株將是高產(chǎn)黃花蒿育種的主要方 向； 土壤 中肥料 的多少對青蒿素含量的影響不大 ， 但外界環(huán)境的刺激能顯著改變青蒿素含量 ， 特定條件下青蒿素含量的變化將是黃花蒿高產(chǎn)栽培技術(shù)的重要研究方向； 由于青蒿素在黃花蒿 中

27、含量很低 ，在提取青蒿素時大量廢料 的產(chǎn)生不可避免 ， 這也是青蒿素生產(chǎn)成本一直較高的原因之一 ， 對廢料的再利用將有利 于節(jié)約生產(chǎn)成本 ； 青蒿素的質(zhì)量控制要從源頭開始 ， 黃花蒿的栽培地應(yīng)選擇在土壤與周邊環(huán)境 良好的地區(qū) ， 并加強(qiáng) 田問管理 ， 多施用有機(jī)肥改善土壤條件 ， 選擇綠色生物農(nóng)藥 ， 而溶劑殘 留問題可 以通過優(yōu)化現(xiàn)有工藝、 嚴(yán)格規(guī)范生產(chǎn)或使用新型技術(shù)進(jìn)行控制 。青蒿素產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也離不開相關(guān)功能和產(chǎn)品的研究開發(fā)。結(jié)合市場需求， 青蒿素低成本生產(chǎn)及其新功能的挖掘與利用將是黃花蒿青 蒿素開發(fā)利用 的發(fā)展趨勢。青蒿素在黃花蒿中含量很低 ， 在人工大規(guī)模化學(xué)合成還無法實現(xiàn)的情況下 ，

28、 使得青蒿素的開發(fā)利用受到極大限制。 雖然采用工程菌輔助發(fā)酵完成青蒿素體外生物合成是一個有效解決原料難題的方法 ， 但要達(dá)到一步式直接生物合成青蒿素 ，還需要更多的探索 。由于青蒿素的天然產(chǎn)物提取生產(chǎn)成本很高 ， 能否從根本上解決原料中青蒿素含量低的問題 ， 已經(jīng)成為制約我國青蒿素天然產(chǎn)物提取行業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。由此可見 ， 選育高青蒿素含量 的優(yōu) 良品種至關(guān)重要 。相對于傳統(tǒng)育種方法后代遺傳性狀不穩(wěn)定、 育種所需年限長、 工作量大的缺點 ， 基因工程育種能定向進(jìn)行遺傳改造 ， 大大縮短育種年限 ， 且效果明顯 。 青蒿素的生物合成是一系列復(fù)雜的反應(yīng)過程 ， 有多種 中間產(chǎn)物和多條分支途徑 ，

29、這也是青蒿素生物產(chǎn)量低 的根本原 因。要促進(jìn)青蒿素的積累 ， “ 開源” 與“ 截流” 是兩大重要策略。通過過表達(dá)技術(shù)促進(jìn) 主干流的積累與反義 RN A技術(shù)抑制支流的消耗來共 同促進(jìn)青蒿素 的生物合成 ，最終獲得高青蒿素含量的黃花蒿植株是目前也是將來研究的熱點 青蒿素類藥是我國科學(xué)家利用傳統(tǒng) 中草藥 自主研制的抗瘧特效藥 。 1995 年蒿 甲醚率先載入 國際藥典 ， 這是我國研制的新藥首次得到國際認(rèn)可。 至今 已有 5 個抗瘧類藥物(青蒿素、 蒿 甲醚、 復(fù)方蒿 甲醚、 青蒿琥酯、 雙氫青蒿素)9 種劑型在世界各國銷售。 青蒿素類藥物價格低廉， 有廣譜抗癌性 ， 藥理作用廣 ， 毒副作用少。其作用機(jī)制獨(dú)特 ， 可以逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞 的多藥耐藥， 并與長春新堿、 多柔 比星、 甲氨蝶呤等傳統(tǒng)抗癌化療藥起到協(xié) 同、 增效的效果 。但是 ， 在國際抗瘧藥市場上， 青蒿素類藥物尚占不到 1的份額 。主要原因是青蒿素原料缺乏 ， 目前尚未找到合適的人工合成工藝 。 并且 ， 青蒿素在體 內(nèi)半衰期短， 因此