喜馬拉雅盾葉鬼臼是強(qiáng)效抗癌藥物依托泊苷的最初來源。圖片來源：Ashley　Cooper

　　煙草在線據(jù)《中國科學(xué)報》報道　　合成生物學(xué)研究如今又取得了一場勝利。研究人員在9月10日報告說，他們設(shè)法讓一種常見的實驗室植物能夠產(chǎn)生一種強(qiáng)效化療藥物的原始材料，而后者最初是從一種瀕危的喜馬拉雅山植物中提取而來的。研究人員指出，這項新成果將能夠確保抗癌藥物的充足供給，同時使得化學(xué)家可以更容易地設(shè)計出更加安全、更為有效的化合物版本。

　　有史以來，人類一直把植物作為藥物的重要來源之一。即便是現(xiàn)代制藥企業(yè)也有約一半的新藥來自于植物。但是如果一些植物生長得十分緩慢或瀕臨滅絕，就像喜馬拉雅盾葉鬼臼那樣，那么問題就棘手得多了。

　　這種短而多葉的植物是足葉草毒素（作為抗癌藥物依托泊苷的起點的一種細(xì)胞毒性化合物）的最初來源。依托泊苷從1983年便開始在美國醫(yī)藥市場上出售，用于治療從淋巴癌到肺癌的多種不同癌癥。如今，足葉草毒素主要提取自更為常見的美國盾葉鬼臼。但是這種植物同樣生長十分緩慢，因此只能制取少量的化合物。

　　盾葉鬼臼大量炮制足葉草毒素用于防范那些貪吃的家伙。為了實現(xiàn)這一目的，這種植物會利用一種按部就班的方法合成它們的化學(xué)防御系統(tǒng)。然而由于科學(xué)家一直沒有搞清這種化合物的合成路徑，因此沒有人確切知道到底哪些基因參與了化合物分子的合成。

　　研究人員只是知道足葉草毒素并不總是出現(xiàn)在植物體內(nèi)。領(lǐng)導(dǎo)這項新研究的美國加利福尼亞州帕洛阿爾托市斯坦福大學(xué)化學(xué)工程師Elizabeth　Sattely表示：“植物只有在葉子受傷后才會合成這種化合物。”

　　Sattely與她的研究生Warren　Lau推斷，構(gòu)建足葉草毒素的蛋白可能只有當(dāng)植物對一種傷害進(jìn)行響應(yīng)時才會自我合成。因此他們在健康的喜馬拉雅盾葉鬼臼的葉片上刺了一些小孔，從而創(chuàng)建了一個商業(yè)性苗圃。研究人員在刺孔的前后觀察了在受損的組織周圍都會出現(xiàn)哪些新的蛋白質(zhì)。研究人員一共發(fā)現(xiàn)了31種蛋白質(zhì)，并根據(jù)它們可能的功能進(jìn)行了分類。

　　通過聚焦4類已知能夠完成正確化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì)，研究人員隨后縮小了可能參與足葉草毒素合成的候選酶的范圍。接下來，研究人員將這些酶中每一種酶的基因拼接到已知能夠感染本氏煙的細(xì)菌上——本氏煙是煙草的一種能夠快速生長的親緣植物，常被植物生物學(xué)家當(dāng)作一類“實驗室小鼠”加以使用。

　　這種細(xì)菌很容易地感染了本氏煙并將它們的基因嵌入植物組織。Sattely與Lau之后相繼嵌入了大量與酶有關(guān)的基因組合，而這些酶被認(rèn)為能夠得到研究人員想要的化合物。正如研究人員9月10日在《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告的那樣，他們最終偶然發(fā)現(xiàn)有10種酶能夠讓植物合成一種所謂的（-）-4’－去甲－表鬼臼毒素分子，而這正是依托泊苷的一種直接前體。

　　英國諾威奇植物研究機(jī)構(gòu)John　Innes中心生物化學(xué)家Sarah　O’Connor表示：“這是一項非常出色的研究工作。”最終，新的研究將為醫(yī)藥公司的抗癌藥物提供一個穩(wěn)定而充足的供應(yīng)，并有望發(fā)現(xiàn)更為出色的類似化合物。