Paclitaxel

首都医科大学胡雅婷教授团队联合中国中医科学院黄璐琦院士团队，于2026年7月30日在《Science》杂志上发表的研究，通过合成生物学技术，成功在酿酒酵母中实现了抗癌药物依托泊苷和替尼泊苷关键前体的绿色生物制造。这项研究不仅将原料获取周期从数年缩短至3天，更从底层重构了这两款“救命药”的全球供应链。一、行业背景：一颗“濒危植物”撑起的百亿抗癌药市场 依托泊苷（Etoposide）和替尼泊苷（Teniposide）是临床重要的鬼臼毒素类半合成抗肿瘤药物。其中，依托泊苷被列入世界卫生组织基本药物标准清单，是小细胞肺癌一线治疗方案中的基础药物；替尼泊苷则在白血病和部分脑瘤治疗中发挥关键作用。两种药物每年用于治疗数百万癌症患者。 然而，这两款“救命药”的全球供应链却建立在一个极其脆弱的环节之上——珍稀濒危植物桃儿七（Sinopodophyllum hexandrum）。 桃儿七是小檗科鬼臼亚科植物，主要分布于我国喜马拉雅地区及邻近省份。其根茎中富含鬼臼毒素，是依托泊苷和替尼泊苷的关键前体来源。但桃儿七面临多重困境： 野生资源极度稀缺：桃儿七已被列为国家二级保护植物，野生种群受国家法律专属保护。有调查显示，六盘山地区野生桃儿七资源仅约45000余株，资源储量极其稀少。 人工栽培困难重重：桃儿七种皮坚硬、种子休眠期长，种苗繁育技术不成熟，且育苗周期长、成本高、苗期病害频发。即使成功栽培，也需要超过五年才能在根茎中累积足够的有效成分。 传统化学半合成路线效率低下：当前工业生产依赖于从植物中提取鬼臼毒素，再经超过10步的化学半合成，总产率不足20% 。过程中还涉及危险试剂和贵金属催化剂。 这种“植物种植—提取—化学修饰”的传统模式，使得依托泊苷和替尼泊苷的全球供应链高度依赖气候、受限于生态、脆弱且不可持续。寻找替代性生产路径，已成为保障临床用药安全和中医药现代化发展的重大科学问题。二、技术突破：十年磨一剑，从“种”到“造”2.1 从2015到2026：一条走了十一年的路 2015年，Sattely课题组在《Science》上解析了依托泊苷苷元的植物源生物合成路径。但要在微生物中重构这一复杂通路，长期面临两大核心挑战： 植物来源的前体松柏醇生物合成路径在微生物中效率低下，后续涉及立体选择性氧化偶联等复杂反应； 即使获得依托泊苷苷元，仍需通过化学半合成完成难以控制的C-4位立体选择性糖基化。 胡雅婷教授团队联合黄璐琦院士团队历经多年攻关，最终在2026年7月30日于《Science》发表突破性成果。2.2 三大核心突破 突破一：找到“核心拼图”——关键糖基转移酶UGT709AX1 研究团队以桃儿七为研究对象，通过基因组挖掘与功能筛选，成功鉴定出能够催化C-4位特异性糖基化反应的关键糖基转移酶UGT709AX1。这一酶的发现，使传统化学半合成中难以控制的C-4位选择性糖基化反应得以在温和条件下通过酶催化完成。团队同时鉴定了具有C-4'位糖基化活性的UGT73FC1和UGT73FC2，为鬼臼毒素类木脂素的区域选择性糖基化提供了候选酶工具。 突破二：重构完整通路——45个异源基因、60次基因编辑 研究团队在酿酒酵母中完成了超过60次基因编辑，模块化引入45个异源基因。具体路径包括： 重构由羧酸还原酶（CAR）催化的非天然松柏醇前体供给途径，并与立体选择性二聚反应相耦合； 引入芳基四氢萘类木脂素骨架合成酶，实现核心骨架(–)-去氧鬼臼毒素的从头合成； 利用由4个细胞色素P450基因和2个糖基转移酶基因组成的“即插即用”后修饰体系，完成不同位点的区域选择性或立体选择性氧化与糖基化修饰。 最终，团队成功实现了两种药物共同的直接糖苷前体——4'-去甲基表鬼臼毒素-4-O-葡萄糖苷（4'-DMEPI-4-O-Glc） 的生物合成。 突破三：一步化学转化——89%和65%的产率 研究团队建立了一条简化的化学酶法路线，通过一步温和的化学反应将生物合成的糖苷前体转化为临床药物： 依托泊苷转化产率：89% 替尼泊苷转化产率：65% 这一产率远优于传统化学半合成路线（超过10步、总产率<20%）。2.3 从“数年”到“3天”的范式革命 维度 传统植物提取路线 酵母生物制造路线 原料来源 珍稀濒危植物桃儿七 简单碳源（微生物发酵） 生产周期 植物栽培5年以上 实验室发酵3天 化学步骤10步以上 化学半合成1步 化学转化 总产率<20% 依托泊苷89%、替尼泊苷65% 资源依赖 依赖野生资源、受气候影响 不依赖自然资源、可控可复制 环境友好 涉及危险试剂、贵金属催化剂 绿色生物制造、条件温和 这一突破的核心意义在于：将传统依赖植物种植和资源采集的前体获取方式，转变为基于微生物发酵的生物制造模式。研究团队将其概括为——抗肿瘤有效成分 “不种而获” 。三、产业意义：一条价值链的重构3.1 保障全球抗癌药供应链安全 依托泊苷和替尼泊苷的全球供应链长期面临脆弱的生态依赖和地理分布不均的双重挑战。胡雅婷团队的成果从源头实现了关键药物前体的本土化生产，增强了关键原料药供应的自主保障能力。正如《Science》编辑所评价的，这项研究“增强了供应链安全”。2 保护珍稀濒危植物资源 桃儿七作为国家二级保护植物，其野生资源因过度采挖而面临濒危。酵母生物制造路线的建立，意味着人类不再需要为了生产救命药而破坏濒危植物的野生种群。这为珍稀濒危中药资源的可持续利用提供了全新的技术路径。3 合成生物学赋能中药现代化的范式验证 这项研究是合成生物学赋能中药现代化的标志性案例。从关键基因的挖掘，到异源通路的重构，再到规模化生产的可行性验证，研究团队完成了一条 “基因—通路—细胞工厂—药物前体” 的完整技术链条。这为其他依赖珍稀植物资源的药物（如紫杉醇、长春碱等）的绿色生物制造提供了可复用的技术框架。 值得关注的是，同期合成生物学在抗癌药领域的突破正在密集涌现。浙江大学团队在酵母中实现了长春碱前体的高效合成，产量提升近1000倍；成都中医药大学团队提出了紫杉醇“从头合成”的合成生物学路线图。胡雅婷团队的成果，与这些进展共同构成了植物源抗癌药从“种”到“造”的范式转移。4 市场前景与产业化挑战 据市场研究报告预测，中国依托泊苷市场规模预计从2024年的7.16亿美元增至2034年的10.44亿美元，年均复合增长率达3.85%。全球市场同样保持稳定增长态势。酵母生物制造路线的产业化，有望在成本控制、供应链稳定性和生产周期等方面重塑这一市场的竞争格局。 然而，从实验室到工厂，仍面临若干挑战： 发酵工艺放大：从实验室规模的3天发酵到工业级生物反应器的规模化生产，需要系统的工艺开发和优化； 经济性验证：微生物发酵的生产成本需与传统植物提取路线进行系统对比和优化； 监管审批：生物合成来源的药物前体需通过药品监管机构的审评审批； 知识产权布局：45个异源基因和60次基因编辑构成的复杂体系，需要系统的知识产权保护。四、展望：从“一棵植物”到“一个平台” 胡雅婷团队的研究突破，远不止于解决依托泊苷和替尼泊苷的供应问题。它验证了一条具有普适性的技术路径：以微生物细胞工厂替代珍稀植物，以发酵生产替代野外采集，以绿色制造替代化学合成。 随着合成生物学工具的持续进化、基因编辑成本的不断下降以及发酵工程的日益成熟，这条路径有望被复制到更多依赖珍稀植物资源的药物生产中。从鬼臼毒素到紫杉醇，从长春碱到青蒿素——植物天然产物的“细胞工厂”时代正在加速到来。 这项发表于《Science》的研究，不仅是一篇学术论文，更是一份产业宣言：它宣告了植物源抗癌药生产方式的一次根本性变革，也为全球抗癌药供应链安全贡献了一份“中国方案” 欢迎添加小编微信 加入交流群 加好友请备注：姓名+公司+职务 同时也欢迎合成生物学及生物制造领域企业投稿~

过去，类器官更像实验室里的"微型人体"：能模拟疾病、能测试药物，最终目标是回答三个现实问题——医院怎么收费、企业怎么使用、患者何时受益？ 2026年8月，这三个问题同时出现了答案。类器官开始走进医疗价格表、药企研发流程，甚至被移植进患者体内。一个新行业的轮廓，正在变得清晰。 第一扇门：医保给了类器官一个"收费入口" 一项新技术想进入医院，光有论文远远不够。医生愿意用、患者有需求，还必须解决一个最现实的问题：这项服务叫什么？按什么项目收费？ 8月14日，国家医保局发布首批医疗服务价格项目立项指南，整合形成662项主项目、114项加收项和7项扩展项，检验收费大重构：662个项目、114个加收，医保局到底改了什么？其中纳入"肿瘤类器官培养与药物敏感性检测"。绝对重磅！肿瘤类器官拿到国家级“收费身份证” 过去，医院引入类器官检测，常常卡在"没有标准项目"；今后，竞争将转向更难的部分——培养成功率是否稳定、药敏结果是否可信、报告能否帮助医生作出治疗决策。 第二扇门：科研不再只看"像不像"，开始回答"准不准" 1 8月5日，《Nature》三联发，发布了人类癌症模型计划HCMI数据：665个肿瘤模型、覆盖25种癌症，其中78%为三维培养；DNA和RNA数据可用率分别达到97.8%和92%。类器官正在从零散样本升级为可复用的数据基础设施。Nature三连发：肿瘤类器官进入“依赖图谱”时代 这意味着，一个患者的肿瘤类器官不再只是培养皿里的"小球"，而能与基因、转录和用药数据连接，成为可以跨实验室复用的研究资源。 2 脑类器官也在改写时间尺度。两项《Nature》研究分别揭示人类脑发育中神经发生与胶质生成的"时间解耦"，并证明培养超过5年的脑类器官仍可保存内在发育时钟。科技网报道Nature研究：人脑类器官活了5年，还记得自己“几岁”Nature：皮层类器官“长得像”，为何却走错了时间表？ 3 8月11日，《Advanced Science》讲了一个更有意思的故事：胃癌类器官虽然不会说话，却一直在"微微振动"。 研究团队利用原子力显微镜捕捉这种纳米级振动，再交给深度学习分析。模型只需0.1秒数据，就能以97%的准确率区分不同药物处理状态。即使紫杉醇浓度低至皮摩尔级、类器官外观尚未变化，系统也能提前发现药物反应。 4 8月27日，《Science》又在同一天刊出三项人源疾病模型与治疗研究。家人们，谁抗的住啊！Science当日三发类器官文章：脑、肠、肺，一天走完机制—预警—治疗 第一项利用脑类器官研究自闭症，发现相关致病蛋白并非各自为战，而是形成相互连接的网络；Science重磅：自闭症基因看似各不相同，脑类器官却找到了“共同出口”第二项将IBD肠类器官与空间组学结合，定位炎症细胞如何包围并影响受损上皮；第三项利用化学修饰tRNA"读穿"错误终止信号，使囊性纤维化模型重新产生功能蛋白。 这三篇文章共同说明：类器官的价值已经不只是复现疾病，而是帮助研究者找到机制、定位靶点并验证治疗方案。 第三扇门：类器官第一次真正走向患者 1 8月12日，美国首位患者接受DSP-3077视网膜下植入。该产品由多能干细胞培养的三维视网膜类器官制成，再加工为视网膜组织片，用于色素性视网膜炎Ⅰ/Ⅱa期临床研究。类器官不再只做模型：DSP-3077美国试验完成首例人体植入 这一步非常关键。过去，类器官主要替患者"试药"；现在，它的一部分正在直接成为治疗材料。 2 产业另一端也在发生变化。英国投入2000万英镑建设MRC类器官与AI药物研发中心；Molecular Devices推出标准化Cardioid心脏类器官筛选方案，并完成第三方验证。英国投下2000万英镑：类器官走向新药研发主线 一个在建设基础设施，一个在提供标准产品。它们解决的是同一个问题：如何让类器官从"高手才能完成的实验"，变成药企可以重复使用的研发工具。 资本也变了：不再只为"会培养"买单 8月，美国Opal Therapeutics获得125万美元NSF二期资助，用于建设子宫类器官与疾病数据平台；国内合普生物完成数千万元A轮战略融资，继续布局类器官、非动物替代方法和非临床评价。 资本真正想买的，不是一张漂亮的类器官照片，而是四种能力：稳定自动化生产、持续积累患者数据、进入药企研发流程，以及形成可被临床和监管认可的证据。 结语：类器官的下半场已经开始 2026年8月，类器官连续跨过三道门：政策给了收费入口，科研提高了判断能力，产业把它送进药企流程和患者身体。它不再只是实验室里"长得像人体"的微型组织，而正在成为连接患者样本、药物筛选、临床决策和再生治疗的新基础设施。 下一阶段的赢家，未必拥有"最像人体"的类器官，而是能够把样本、模型、数据、证据与临床决策真正连成闭环的人。 类器官的下半场，不再只是把组织养出来，而是证明它能改变什么。 end 往期推荐 PREVIOUS RECOMMENDATIONS 家人们，谁抗的住啊！Science当日三发类器官文章：脑、肠、肺，一天走完机制—预警—治疗 Science重磅：自闭症基因看似各不相同，脑类器官却找到了“共同出口” Nature Biotechnology：干细胞明明“合格”，类器官为何总做不对？