现在世界各国一直在深入研究癌症，中国也不例外。
       据国家癌症中心的数据显示，我国癌症患病总数占据全球将近20%。


       并且这个数字还有持续上升的趋势，2015年新增患癌人数392.9万人，死亡233.8万人。
       面对如此严峻的现状，我国医学领域专家也一直在努力。


       前几天，医学界传来一个好消息：我们在抗癌领域终于取得重大突破。
       更让人感到激动的是，中国成功打破欧美垄断，攻克了关键分子的合成。


       那么，这个新的抗癌“利器”到底是什么？未来将对癌症患者造成多大影响？
       最著名的二萜生物碱类化合物之一——“紫杉醇”
       2024年1月29日，新华社记者胡璐发表一篇题为《我国科学家突破抗癌药物紫杉醇生物合成技术》的文章，瞬间引起海内外一致关注。


       紫杉醇原本是一种天然化合物，可以从红豆杉的树皮中分离提取。
       最早提取紫杉醇是是在太平洋的一个小岛上，那里有成片的红豆杉（也叫紫杉），并且没有被人类开发污染。


       其实这种树在北美西北地区特别常见，按照当地印第安人的传统，他们一直把紫杉树视为“治病树”。
       相传在印度安人打猎时期，受伤的人总是用紫杉树皮包扎伤口，效果很好。


       后来人们发现的，紫杉树皮针对风湿痛、关节炎等疾病有奇效。
       此后也就形成了传统，无论是什么病，人们都会使用紫杉树皮充药物。


       实际上，这种树皮就是一种天然草药，后来印第安人的传统引起了科学家的兴趣。
       几名医学界的专家采集了当地的紫衫树皮，并对其化学成分展开深入研究。


       大约是在1950年的时候，研究人员开始通过化学手段分离和鉴定紫杉树中的活性成分。
       那时候没有先进的分离设备，只能依靠最基础的离心机，然后加入各种化学试剂促进物质分层。


       由于紫衫树皮成分复杂，所以分离的难度很大，需要众多科学家共同配合才能完成。
       为了最大限度的增加分离成功率，专家还把部分树干、树叶进行分离，通过不同的方案进行结构分析。


       然而这一过程并不顺利，一连过去好多年，都没有取得关键性的进展。
       1962年8月份的某天，美国农业部植物学家亚瑟·巴克雷(ArthurBarclay)带领研究生收集了一些植物样本，其中就有当紫杉树的树枝和果实。


       原本以为这只是一次平常的作业，学生为论文付出了很多，日夜不眠的进行研究和分析。
       经过长达数月的研究，最终发现树皮中含有一种物质，对人体口腔表皮样癌细胞有毒性作用。


       尽管当时的科研团队无法从中提取具体的物质，也不知道这种毒性作用化合物是什么，但从实验的结果可以判断，这种物质似乎有某种抑制癌细胞的效果。
       为了弄明白这其中的奥秘，美国国家癌症研究中心专门派了两个人前去采集太平洋紫杉树。
       这两人分别是化学家沃尔（MonroeWall）和瓦尼（MansukhC.Wani）。


       1971年，沃尔和瓦尼在美国国家癌症研究所展开详细的分离实验，在导师和学者的帮助下，最终分离出一种具有抗肿瘤活性的物质。
       这个新的物质被人们称为“Taxol”，翻译过来就是紫杉醇化合物。
       也就是说，紫杉醇的分子结构早在1971年就被首次确认，后来通过不断的研究，科学家们逐渐了解了紫杉醇的药物特征。


       研究人员惊讶的发现，紫杉树中含有一种能够抑制肿瘤细胞生长的成分，这对肿瘤和癌症患者来说是一件天大的好事。
       这种元素可以制药，经过科学家的理论验证，尤其是对乳腺癌、非小细胞肺癌等情况进行有效抑制。


       美国癌症研究所（NCI）的医学信息专家解释称，紫杉醇是一种微管动力蛋白抑制剂，通过稳定微管蛋白，可以阻碍细胞的有丝分裂，致使癌细胞死亡。
       它主要作用是与微管结合，阻止纺锤体形成，从而防止染色体分离。


       这些微观层面的东西外显化到人体，其实就是稳定细胞分化状态，从根源杀死癌细胞。
       另外专家还强调一点，紫杉醇的化和属性很强，可能会引起副作用，一定要谨慎使用。


       理论上紫杉醇也可以对正常的细胞分化造成影响，导致骨髓受到抑制、或是引起过敏反应。
       所以世界卫生组织很早就呼吁人们，在使用紫杉醇时，一定要让患者接受密切的监察。


       一旦发现不良反应，应当立即停止药物的使用，避免出现医疗事故。
       上世纪九十年代，紫杉醇终于被认定为是一种重要的抗癌药物，具有一定的合法使用权利。


       紧接着，美国食品药品监督管理局在1992年正式批准紫杉醇化合物可以用来治疗卵巢癌。
       但是，这种植物的紫杉醇含量极低，分离成本巨大，需要付出多年的时间和精力才能获取到很少的量。


       提取出来的紫杉醇可以用来制药，过去几十年，这种提取技术只有美国掌握。
       后来随着世界各国的科技水平提升，我们也掌握了相关技术，在抗癌领域攻克了一个又一个难题。


       可是最关键的问题依然没有得到很好的解决，天然紫杉醇化合物实在太稀有，投入的成本实在太大。
       正是在这样的背景之下，各国科研团队才有了从人工合成紫杉醇的想法。


       在这之前，沃尔和瓦尼两人成了癌症研究中心的大红人，他们的论文发布在《美国化学会杂志》上，让更多人关注到抗癌技术的巨大进步。
       在论文中，沃尔详细描述了他们的分离过程，并采用X射线衍射核磁共振分析，确定了这种物质的结构。


       紫杉醇化合物的分子结构
       紫杉醇化合物石油47个碳原子组成，共有11个立体中心，其中包含7个连续的授信中心，一个季碳手心中心，还有多个官能团。
       对医学专业的人员来说，紫杉醇简直是“魔鬼”级别，它的结构实在是太复杂了。


       但是世界各国的科研团队都非常清楚，紫杉醇在医学领域的地位，不惜代价也要合成。
       1980年，Holton教授及其团队立下目标，开始了长达数年的紫杉醇合成方案的研究。


       不得不说，这是一个很大的挑战，同时也是一场医学技术的竞争。
       谁先掌握紫杉醇的合成技术，谁就能控制抗癌药物的成本，这其中的商业价值我们根本无法想象。
       由于核心是多环的结构，Holton教授把紫杉醇的核心骨架视为合成的第一步。


       只有“地基”打好，才有可能实现后面的分子搭建工作，其中最难的，就是将分子的环型结构连接起来。
       第二步是搭建侧链，侧链决定了紫杉醇的抗癌活性，也是至关重要的一环。


       最后Holton教授将核心骨架和侧链进行有效的连接，随着分子合成技术日趋成熟，团队的工作越来越顺利。
       在1994年4月的《科学》杂志上，RobertA.Holton教授和他领导的研究团队首次发布了紫杉醇的全合成方法。


       他的论文一经发表，就在世界医学领域掀起轩然大波，癌症患者也看到了生的希望。
       此后科学家不断优化合成的步骤，进一步扩大了紫杉醇的产量，这是一次里程碑式的跨越。
       同一年，美国斯科瑞普斯研究所的化学家又提出了一种全新的合成方案。
       和Holton教授不同，他们先合成了的A环再合成ABC环系，合成步骤更少，成功率也提升了不少，随后发表了相关论文。


       斯科普斯研究所的方案，为后人提供了另一种全新的思路，之后吸引了大量学者进行尝试。
       这是一门经验学科，需要不断的尝试和实践才能得出其中的真理，过去十几年，美国一直垄断紫杉醇的合成技术。
       不仅如此，他们还对我们进行了信息封锁，生怕我们找到新的合成方法，抢了他们生意。


       殊不知，越是对中国封锁，越是能激发科研人员的自研决心。
       2024年1月26日凌晨三点，《科学（Science）》杂志发表了一篇论文，题目是《CharacterizationandheterologousreconstitutionofTaxusbiosyntheticenzymesleadingtobaccatinIII》。


       文章的意思是“红豆杉生物合成酶的特性及其异源重组”，这里所说的红豆杉指的就是紫衫树。
       这篇论文由中国农业科学院基因组发表，内容主要阐述了一些最新的发现。


       紫杉醇可以进行生物合成，并且我们找到了环形结构中的两个缺失“关键酶”。
       中国科研人员巧妙的将这两个关键酶合成，打通了结构复杂的技术性难题。
       这标志着中国再一次打破美国垄断，在抗癌领域取得阶段性的成果。
       在未来，我们一定能看到抗癌药物降价，这是全人类的福祉。
       参考资料：
       光明日报——《我国科学家突破抗癌药物紫杉醇生物合成难题》2024.1.27
       光明网——《中国科学家闫建斌领衔突破抗癌明星药紫杉醇生物合成难题》2024.1.28