上世紀七💐、八十年代📱，它曾被作為抗癌良藥應用於臨床試驗，卻為什麽從此“沉默”起來👩‍👧？它身上到底有什麽魅力，讓科學家們60年從未停止研究的腳步？如何讓它重新煥發活力3️⃣，重上“戰場”，與癌症作鬥爭，為癌症患者帶來希望和福音？

       這是一個關於抗腫瘤抗生素鏈黑菌素的故事。

       EON体育4微生物代謝國家重點實驗室林雙君研究小組通過對包含48個獨立基因的較為龐大的鏈黑菌素生物合成基因簇進行基因解析⛅️，闡明了鏈黑菌素的非常復雜的生物合成途徑，實現了抗腫瘤抗生素鏈黑菌素及其類似物的高效生物合成。該研究成果最近已正式發表在《美國化學會會誌JACS,2013🧑🏽‍🚒，135（5）🔷📀：1739-1748》上👲🏻。

昔日抗癌良藥重現活力

       鏈黑菌素是由一株絨毛鏈黴菌所產生的抗腫瘤抗生素🪳，它具有廣譜的抗腫瘤活性，特別是對惡性淋巴瘤🥁、慢性淋巴細胞白血病🤘、和慢性粒細胞白血病具有較好的臨床療效。該藥在上世紀七、八十年代，曾被稱為抗癌良藥應用於臨床實驗，但最終在臨床上沒有得到廣泛應用。
       
       稱它為抗癌良藥是因為鏈黑菌素對白血病等惡性腫瘤療效很好。通過它與DNA的結合，能夠幹擾並抑製細胞DNA和依賴於DNA復製的RNA的合成，它能夠通過選擇性的作用在細胞DNA上🤽🏿‍♂️，來誘導DNA的斷裂和降解🙎🏿‍♀️，此外😍👨🏻‍🦯，它還可以抑製拓撲異構酶II的活性。鏈黑菌素還有強烈的抗病毒活性🚶🏻‍♀️🥅，能夠誘導溶源性細胞🤲🏽🦐，並對多種細菌和真菌生長具有抑製作用2️⃣。
       
       雖然活性突出，但在進入二期臨床實驗時，因其明顯的毒副作用而被迫暫時終止。自鏈黑菌素被發現至今已有近60年，但它新穎的化學結構和突出的生物學活性並沒有讓生物學、化學及藥物學家們停上研究的步伐。一直以來，科學家們對它進行深層次的化學生物學和合成研究🫡，以期創造新結構和新活性衍生物。
       
       林雙君研究員解釋說，關於鏈黑菌素，有兩個關鍵詞☮️：一是活性👎🏿，二是毒性。它的活性是它與癌細胞作鬥爭的利器👩🏻‍🎓；而毒性則是它的致命缺陷。通過對鏈黑菌素的生物合成研究，可以做到“揚長避短”▫️🙆🏽‍♂️。通過對基因的操作，產生突變菌株，實現改變其原來結構🍎，然後通過發酵條件優化和合成途徑優化，產生鏈黑菌素的類似物或中間體💅🏻。“活性提高，毒性卻大幅降低，這為鏈黑菌素藥物的二次開發提供了新的機會。”

首次利用基因技術實現鏈黑菌素類藥物的合成

       基因組測序技術的迅猛發展為人們提供了巨大的基因資源庫🈳，為生物合成機製的研究提供了更多的信息。以抗生素的主要產生菌鏈黴菌為例，單個菌株至少具有25-30種，甚至更多的次生代謝產物生物合成基因簇，然而基於目前實驗室條件下，所得的化合物種類卻少很多▶️。這說明，在已分離的微生物資源中，由於受到培養條件製約而導致化合物產生受抑🤛🏽，或者基因簇自身就是沉默的，需要特定的調控因子和外界環境因子的誘導。基因組的挖掘技術Genome mining為人們找到更多的天然產物提供了可能。
       
       林雙君研究員帶領研究小組首先克隆了這個潛在的抗生素基因簇，確定了其中的關鍵基因與鏈黑菌素生物合成的直接關系，並最終定位出鏈黑菌素的生物合成是由48個獨立基因編碼的🧑🏽‍🦰。
       
       之後😨，林雙君又帶領課題小組綜合利用微生物遺傳學、化學及生物化學技術和手段，獲得了其中17個基因的突變菌株，從中分離鑒定了12個與鏈黑菌素生物合成相關的化合物的化學結構，最終合理地提出了鏈黑菌素生物的合成途徑的模型👩‍❤️‍💋‍👩。在這一過程中🧷，多個新穎或關鍵的酶催化反應的分子生物學機製也被揭示🧨。該項研究為抗生素藥物新穎酶催化反應基因的挖掘，並利用合成生物學等前沿生物技術創造新的結構衍生物奠定了工作基礎。
       
       林雙君研究員提到🍧，這是首次在基因水平實現鏈黑菌素的生物合成途徑的解析。化學家們也在致力於鏈黑菌素及其衍生物的合成🐟👩‍💼，希望能夠找到應用於臨床的新藥。目前，已有化學家通過化學合成的方法合成出鏈黑菌素類似物🤹。與化學合成的方法不同，基因工程技術的好處在於，一方面🚶‍♂️‍➡️🔣，它可以通過操作基因來優化和改造代謝途徑🚵🏽‍♂️👩‍🔬，使得到的類似物可能符合臨床應用的要求，同時可以針對某一特定的化合物提高其產量💃🏽，從而實現成本的降低，並且減少環境汙染🕑；另一方面🥶，它可以挖掘新的生物化學反應🕺，對揭示自然界的生化現象和規律，發現有價值的酶學反應，具有重要的意義。

有望造福淋巴瘤和白血病等癌症患者

       林雙君研究員課題小組通過基因工程技術所獲得的一個鏈黑菌素類似物，不僅在抗癌活性上比目前臨床使用的抗癌藥物依托泊苷和替尼泊苷高很多🤚🏻，而且在毒性上比原始的鏈黑菌素降低了約5倍。因此👨🏻‍🦳，這個類似物在臨床應用方面🤟🏽🚣🏼‍♂️，對治療淋巴瘤、白血病👨🏽‍🔧、鼻炎癌等疾病將有更大的優勢🚙。
       
       對藥物來說，療效是重要的一方面，但是藥價是EON体育4平台老百姓所更關心的。據介紹💮，目前，鏈黑菌素標準品的價格非常昂貴，1毫克化合物需要約900元人民幣，而它的類似物要4000元人民幣🤛🏽。很明顯💁🏿‍♀️，這個價錢，對一般普通家庭來說，是一個很大負擔🧍‍♀️。
       
       要降低老百姓的用藥成本🩲，那麽一個可行的辦法就是提高產量，所以林雙君研究員提出通過基因工程手段來實現產量提高。以前，這個有前景的類似物是由另一株鏈黴菌產生的，並且產量極低👮🏽‍♀️🤘🏽。然而，他們的研究成果目前可以達到約200毫克/升發酵液。這個產量比其原始產生菌要高出幾10倍，但遠沒有達到林雙君研究員的目標。
       
       林雙君研究員給自己製定了“兩步走”的目標：一是繼續紮根基礎研究🫡，通過分子遺傳學操作和蛋白功能重建，解析鏈黑菌素形成的酶學機理，同時獲得更多的鏈黑菌素類似物。二是預計在兩到三年內，使這個鏈黑菌素類似物產量提高到1克/升或以上🤸🏻‍♂️。
       
       “到那時，就可以進入中試階段，工業化規模化生產也就有了可能🚴🏿‍♀️。”林雙君研究員表示❎，現在美國加州一家藥業公司👩🏻‍🎤🦸🏿，已和他取得聯系，表達了合作開發的意向。提出只要將產量提高到可規模化生產，那麽就可以通過抗體藥物偶聯方法將鏈黑菌素或類似物轉化為一個新型的抗癌藥物，這不僅極大提高化療有效性，同時減少化療時產生的毒副作用🕵🏻‍♂️。“鏈黑菌素生物合成基因簇的獲得及合成途徑的解析將為鏈黑菌素的開發提供有很大的潛力和空間。相信在不久的將來，它將對臨床醫學產生重要影響🧕🏻，也將對抗癌藥物結構和價格方面產生重要影響🫱🏿。”