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甾体微生物转化的第二次重大技术突破:我国开发甾醇生物降解产9-羟基雄烯二酮进展

已有 733 次阅读 2020-6-21 10:09 |个人分类:科技评论|系统分类:论文交流

                  甾体微生物转化的第二次重大技术突破:我国开发甾醇生物降解产9a-羟基雄烯二酮进展

                                                杨顺楷       四川     成都


近年来次第在国内科技期刊《应用与环境生物学报》发表的论文可列出题录如下:

  1. 杨亚力,杨顺楷,吴中柳.偶发分枝杆菌发酵断甾醇侧链积累9a-羟基雄烯二酮. 应用与环境生物学报,2015,21(2):256-262

  2. .周龙飞,李会,许亚楠,张晓梅 ,史劲松,许正宏.油水双相体系中分枝杆菌降解植物甾醇产9-羟基雄烯二酮的工艺. 应用与环境生物学报,2019,25(05):1200-1204

  3. 许亚楠,李会,周龙飞,史劲松,许正宏.Mycobacterium sp.LY-1高效转化植物甾醇双相体系的构建.应用与环境生物学报,2020,26(06):1-9

  4. 李梦,李雪梅,冯进辉,张瑞,吴洽庆,朱敦明,马延河. 耻垢分枝杆菌中3-酮-1-脱氢酶对植物甾醇转化积累9a-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮的影响. 应用与环境生物学报,2020,(待出版).


美国普强制药公司在甾体激素药物基于大豆植物甾醇创新战略研发40年 ,构建起了2条可行性强的微生物学结合化学工艺的制药生产线。其一,就是利用薯蓣皂素-双烯醇酮路线 ,利用化学合成的中间体,在C11- 惰性碳原子位,利用微生物根霉菌发酵转化引入氧原子的羟基化,实现了基础糖皮质激素可的松等药物的产业发展;其二,就是在发现利用分枝杆菌突变株,用于微生物降解植物甾醇发酵生产雄烯二酮(4AD) ,其代谢途径上还产出另外一个中间体—9a-羟基-AD。这是一个很有应用价值的中间体,因为借助已有的甾体化学工艺 ,即在其C环的9-11-OH处 可以方便地使用磺酯化脱酯(脱水)工艺 ,造成9(11)-AD这一很有用的中间体产品。它对于整合C17位化学法,连接上糖皮质激素必不可少的双羟丙酮侧链,从而方便地避开原有薯蓣皂素-双烯醇酮低效路线,因为旧路线须得微生物发酵羟基化,那是较为低效的旧工艺。


这就是如标题所说的,来自美国普强制药公司科学工程专家,在经由完美的战略训练后 获得的甾体微生物转化的第二次重要技术突破。这一微生物学技术突破,为我国甾体激素药业发展,在结束了薯蓣-双烯醇酮路线不可持续发展以后,转型升级发展已经成为必然。故我国在新世纪初开启了利用大豆植物甾醇发酵生产可借鉴的半合成原料路线。因为我国近年进口的大豆已经达到近一亿吨/年,深度综合利用豆油加工副产品植物甾醇,生产出生物降解4AD,ADD,9a-OH-AD,双降醇,以及二酮酸产品,可以有力促进我国甾体激素药物产业的大发展意义重大。


我国的甾体激素药物产业发展,同全球甾体激素药物产业发展一样,在经历了薯蓣皂素-双烯醇酮路线进入占优势的第一代产业发展50年后,因为资源环境的不可持续,已经比较平稳地在新世纪之初,开始转型发展以植物甾醇发酵生产4AD,ADD,9a-OH-AD为主要中间体,开发生产以糖皮质激素药物为主的第二代甾体激素药物国家。这表明我国作为一个甾体激素药物产业大国,目前已经形成千吨级规模的4AD(D),和9a-OH-AD的国家,开始实现向甾体激素药物产业强国发展。其中,以湖南新合新,山东济宁塞托,湖北共同药业等公司在这一产业转型发展中做得很成功。它们利用植物甾醇发酵生产,已经提供的半合成原料产品有4AD,ADD,9a-OH-AD,以及双降醇,二酮物等,以及利用这些原料产品,作为半合成起始物,已经由湖南新合新制药公司成功产出第一二代糖皮质激素药物产品,经由FDA认证,已经成功出口占领国际市场。


它们有一个共同特点,那就都是后起之秀的民营企业,并非是昔日的老大“国营甾体药企”,比如今天的南北两家甾体药业“上市公司”,它们就是脱胎于原有国营企业,但是并未成为我国甾体激素药物半合成原料转型的”领头羊”。可见,跟综高新技术创新产业转型发展的活力,在于民营经济的持续发展,那不应了那句话,“高手在民间”吗?你爱信不信,有你选择。


老话重提,只有经由“产学研”有机结合,方可能直接对发展我国仅次于抗生素第二大类药物—甾体激素药物产业发展起作用。从前述列出的国内科研院所,近年发表在《应用与环境生物学报》上的有关微生物发酵生产9a-OH-AD的4篇学术论文,可见我国的科研院所创新技术力量是不可低估的,完全有资格跟综全球甾体激素药业产业发展前沿,完全是可依赖值得信赖的科技队伍。例如第四篇就是由中科院天津工业生物技术研究所,吴洽庆研究员团队的论文,他们采用了全新的基因组学编辑手段,对菌种数个影响甾体A环1-位脱氢同功酶进行了分子改造,对发酵植物甾醇积累目标产物9a-OH-AD的稳定性,以及提高目标产物产率均具有重要应用价值。而且,该论文对我国甾体微生物转化菌种筛选,从传统的低效诱变育种阶段,首次推到了酶基因克隆及遗传重组阶段;其它的3篇论文都是围绕甾醇生物降解积累目标产物的基础研究及工艺改进研究,可直接对提高我国同类甾体激素药物开发起作用。可见,我国从一个甾体激素药物产业大国 ,走向资格的甾体激素药物产业发展强国前景看好!






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3 郑永军 王大元 朱晓刚

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