[发明专利]一种利用基因共转化策略获取喜树碱新型药源的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，特别是一种利用基因共转化策略获提高短小蛇根草毛状根中喜树碱含量的方法，为商业化生产抗癌药物喜树碱提供一种新型药源原料制备方法。

背景技术

喜树碱（Comptothecin,CPT）是一种喹啉类生物碱，是一类最初从喜树（Camptotheca acuminata）中提取出的天然抗癌药物，喜树碱类药物具有高效低毒和广谱抗癌等诸多优点，是目前最有效的天然抗癌药物之一，并且其抗癌机理非常独特，是迄今为止发现的唯一一种通过抑制拓扑异构酶Ⅰ发挥细胞毒性的天然植物活性成分，喜树碱及衍生物与紫杉醇、维生素甲类化合物抗肿瘤作用的发现被誉为“20世纪90年代抗癌药物的三大发现”。目前已有多种喜树碱衍生物类药物如依立替康（Irinotecan）和拓扑替康（Topotecan）获得了美国食品药物管理局（FDA）认证，在临床上被广泛用于治疗卵巢癌、肺癌、结肠直肠癌以及白血病等多种恶性肿瘤，全球市场需求十分巨大。目前世界上喜树碱类药物的生产主要是从喜树等植株中提取，然而由于喜树天然资源数量有限，生长十分缓慢，喜树碱及其类似物在植物体内含量又非常低，且提取环节多、费时费力,所以从天然喜树中提取喜树碱的方法已远远不能满足人们对喜树碱日益增长的需求。人们十分渴望能寻找到产喜树碱的新资源，如生长快速的草本植物，来作为研究喜树碱生物合成及其分子调控机制的模式系统和生药替代来源。

短小蛇根草（Ophiorrhiza pumila）为茜草科蛇根草属植物，全草药用，性味苦寒，有清热解毒之功效，民间常用全草治疗外伤感染及肿毒等症。更重要的是，早在1976年人们就发现了这种草本植物能产生天然抗癌物质喜树碱及其衍生物（Tafur et al.,1976）。但令人遗憾的是，直到最近几年人们才开始意识到蛇根草属植物所具有的巨大药用价值和商业开发潜力。由于短小蛇根草作为一种产喜树碱的草本植物比木本植物喜树具有更多的研究优势如生长快周期短，易于遗传转化及植株再生等，所以，短小蛇根草是一种开展喜树碱生物合成的分子调控和代谢工程研究的优良材料。

多年来，国内外学者围绕着扩大喜树碱药源问题进行了诸多领域的研究如化学全合成，半合成及细胞培养等，并取得了一定的进展。喜树碱的化学全合成虽然已经成功，但因成本太高、产量太低、周期太长且易造成环境污染等因素而限制了其商业化生产；半合成方法虽然是目前最有效的途径之一，但其前体的提取分离仍然依赖于天然资源的供应；细胞悬浮培养则存在喜树碱含量低微及稳定性较差等问题同样难以实现工业化生产(Hengel et al1992)。相比之下，利用基因工程技术将喜树碱生物合成途径中的关键酶基因导入产喜树碱的资源植物中，继而获得转基因的发根系或再生植株等，并进行大规模的培养是实现从根本上提高喜树碱含量的最佳途径之一(Lorence and Nessler2004，Lu et al2008)。