植物组织细胞培养生产紫杉醇的研究进展PPT.ppt

植物组织细胞培养生产紫杉醇的研究进展 背景介绍 紫杉醇是红豆杉属植物中的 一种复杂的次生代谢产物, 也是目前所了解的惟一 一种可以促进微管聚合和 稳定已聚合微管的药物。 药理 细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管，这些微管的积累干扰了细胞的各种功能,特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期，阻断了细胞的正常分裂。 通过Ⅱ-Ⅲ临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。 获取紫杉醇的途径 化学合成 红豆杉中提取 真菌发酵 植物组织培养 化学合成 1.全合成： 路线复杂，反应条件难以控制，产率低， 用到剧毒原料，仅限于实验室水平 2.半合成： 国外专利技术壁垒，国内生产附加值低 真菌发酵 真菌发酵生产紫杉醇因真菌的紫杉醇含量仅有植物细胞的十万分之一,离生产的距离太远。 从长远来看,植物组织培养才是解决紫杉醇供需矛盾的最佳途径。 组织培养 组织培养是在无菌和人为控制外因（营养成分、光、温、湿）的条件下，培养和研究植物组织、器官，甚至进而从中分化、发育 出整体植株的技术。 植物组织培养 愈伤组织培养 继代培养 悬浮细胞培养 紫衫细胞大量培养 愈伤组织培养 选择合适的外植体：以幼茎为佳 除去病原菌和杂菌：处理外植体 配置合适的培养基。 诱导及培养：将上述小块组织接种于MS培养基中，于25 ℃的二氧化碳培养箱中培养40天。PH5.8，诱导和分化，即可形成小的愈伤组织块 继代培养 愈伤组织长出后经过4~6周的迅速细胞分裂，原有培养基的水分和营养成分多以耗失有害代谢产物已在培养基中积累，必须移植。即是继代 愈伤组织也易分泌橙红色色素或发生褐化，使生长速度减慢，甚至死亡（这是愈伤组织分泌的酚类物质被氧化成醌类物质造成的）。 *缓解褐化 在培养基中加入还原剂或吸收酚类的物质, 可以减少致死现象,保持愈伤组织的生长活性。 如：半胱氨酸、维生素C、活性炭 PS：由于吸附剂对营养物质和激素的吸收,较高浓度的吸附剂会部分地抑制愈伤组织的生长 继代 悬浮 悬浮培养 步骤： 悬浮细胞培养 只有当愈伤组织经过长时期固体培养,表现出相当的生理稳定性后,才能进行悬浮培养。一般采用B5培养基，碳源多为蔗糖。 温度、接种量、光照强度，pH值等的改变均能影响细胞的生长率和产物合成 半连续培养：每隔一定时间倒出一定量的悬浮液，同时补充加入等量的新鲜培养液 连续培养：连续收获细胞，同时不断补充培养液 加入培养基 排出培养基及其培养物 紫衫细胞大量培养 前期利用碳水化合物的选择加快细胞生长,使细胞量迅速增加。达到一定细胞量后,改用利于紫杉醇合成的培养液。通过调整合成培养液的组成,延长紫杉醇合成时间（静止期）。 为了提高生产率，需要提高活性细胞浓度，大规模地培养红豆杉细胞。现在已经发展了不少大规模培养系统，同时使用固定化的细胞，原位提取等现代发酵技术方法能够在一定程度上提高活性细胞的浓度。 提高紫杉醇产量的方法 前体饲喂 添加抑制剂 添加诱导因子 筛选细胞株系 前体饲喂 一方面可通过增加底物量来加快反应速度和提高产率 另一方面能够反馈抑制分支路径而促进反应顺利进行,有效提高紫杉醇产量。 常用：苯甲酸，苯甲酰甘氨酸 添加抑制剂 添加抑制剂能够反馈抑制分支路径而使反应向有利于紫杉醇合成的方向进行。 发现合成代谢抑制剂氯化胆碱CCC可以使紫杉醇含量提高，但浓度过高却抑制合成。