今天,上海交通大學唐克軒教授領銜的研究團隊公布了其最新研究成果,該團隊在采用代謝工程策略培育高含量青蒿素青蒿及產業化研究領域取得重大突破,或將顛覆青蒿素行業的原有模式,解決全球青蒿素低價、供應不穩定的難題。
通過10年多的研究,唐克軒團隊先后獲得了含量達1%~1.5%的雜交種(第1代青蒿產品)和含量達1.5%~2%的代謝工程青蒿(第2代青蒿產品),而近期第3代抗除草劑青蒿產品的推出,將使利用廢棄的鹽堿地規模化、基地化種植青蒿成為可能,青蒿素的生產成本可降低到1000元/公斤,從根本上解決青蒿素原料供應的問題。
今年10月5日,中國女藥學家屠呦呦被授予諾貝爾生理學或醫學獎,以表彰她對瘧疾治療所作的貢獻,青蒿素成為世人矚目的焦點。然而值得關注的是,我國的青蒿素產業正陷入歷史低谷,青蒿素價格降到1200元/公斤,遠低于企業生產成本,青蒿干葉價格更是創歷史新低,5元/公斤的收購價極大地挫傷了農戶的種植積極性。作為當前治療瘧疾的一線用藥,關乎每年數億瘧疾患者生命健康的青蒿素類藥物,有可能在未來幾年面臨原料供應不足的困境,建立低價、高產的青蒿原料基地成為行業的當務之急。
在美國比爾·蓋茨基金會等的支持下,國際跨國藥物巨頭法國塞諾菲-萬安特(Sanofi-Aventis)公司和美國加州大學伯克利分校的Jay Keasling院士等合作,通過在酵母中改造和構建青蒿素合成途徑,成功地在轉基因酵母中生產出青蒿素合成的前體青蒿酸,進而通過體外光氧化或化學反應,將青蒿酸成功轉換成青蒿素,使利用酵母生產青蒿素取得突破性和革命性進展。
然而,該方法生產的青蒿素成本在2000元/公斤以上,且年供應量預計在50噸~60噸,遠未達到每年約200噸的全球需求量。因此,該技術非但無法取代現有的植物提取技術,還使得國內的青蒿素生產企業降低了青蒿素的價格預期,進一步壓低青蒿干草的收購價,嚴重損傷了農民的種植積極性。隨著國內人工成本的逐步提高,預計未來幾年青蒿的種植面積將逐年萎縮,青蒿素的原料供應將面臨短缺。唐克軒告訴中國青年報記者,前幾年青蒿干葉的收購價還是9元/公斤,農民還略有利潤,而現在降到5元/公斤后,農民無利可圖甚至虧損,只能放棄種植。
另一方面,低含量的原料品種和較分散的種植規模也導致了現有青蒿素原料行業缺乏穩定的市場秩序。首先,工業提取所用的大宗青蒿原料中青蒿素含量低,只有0.8%左右,如不能低價收購,必然導致青蒿素生產成本居高不下。其次,受青蒿種植模式的限制。青蒿家種品種當前的種植現狀是以農民的自發種植為主,雖然也有企業定點發動,簽訂購銷合同,但整個市場是混亂無序的,青蒿素價格高時互相抬價哄搶,青蒿素價格低時又無人問津,給農戶和生產企業都造成巨大的傷害。并且青蒿的傳統產地重慶、湖南等地,多為山地,無法形成規模化、機械化的集中種植,不利于企業建立穩定、高產的原料基地。
唐克軒表示,要解決當前國內青蒿行業的困局,就需要改變現有的農戶零散種植的模式,實現規模化、機械化的基地種植模式。而這需要開發出能在平原地帶,尤其是利用率不高的濱海鹽堿地正常生長,且含量可媲美其原產地武陵山區的青蒿新品種。
通過10年多的研究,唐克軒研究團隊先后獲得了含量達1%~1.5%的雜交種(第1代青蒿產品)和含量達1.5%~2%的代謝工程青蒿(第2代青蒿產品),建立了基于打破和阻斷等技術為核心的植物代謝工程技術平臺,通過過量表達青蒿素合成途徑中的關鍵酶,或通過RNA干擾技術抑制青蒿素合成的競爭性支路,獲得了青蒿素含量大幅提高的青蒿。在國際上率先獲得了高含量青蒿素青蒿的“中間試驗”證書和“環境釋放”證書,完成了“環境釋放”等安全性評價和青蒿產品的生物學功能評價。
動物試驗證明改良青蒿與非改良青蒿及其產品在化學成分、性質、藥理、毒理等方面均無差異,說明改良青蒿及其產品是安全的。近來,該研究團隊又推出了第3代青蒿產品,其不僅含量高還能抗除草劑,有效地解決了大規模種植中除草的問題。上述新品種的研發為青蒿的基地化種植鋪平了道路。
據介紹,唐克軒教授團隊先后在上海崇明島和山東東營的濱海鹽堿地試種其開發的第1代青蒿產品,青蒿產量和含量不低于青蒿主產區,可畝產青蒿干葉150公斤,青蒿素含量也達到1%,并開展了機械化收割的嘗試,取得了很好的效果。第3代抗除草劑青蒿產品的推出,將使利用廢棄的鹽堿地規模化、基地化種植青蒿成為可能,青蒿素的生產成本可降低到1000元/公斤,相對于塞諾菲一萬安特公司現有的利用酵母生產青蒿素的成本,競爭優勢明顯,從根本上解決青蒿素原料供應的問題。為了綜合利用青蒿,保護環境,該團隊還探索將青蒿葉片收獲后廢棄的秸稈加工成功能木塑,解決廢棄秸稈焚燒造成的環境污染問題。此外,還開拓了青蒿素類藥物降血脂的新用途,為拓寬青蒿素的應用領域打下了基礎。
唐克軒向中國青年報記者透露,現階段,研究團隊正積極同復星醫藥旗下的桂林南藥以及山東、重慶等地政府接洽,加快研究成果的推廣,盡快實現高含量青蒿素青蒿的規模化種植、大幅降低青蒿素生產成本,在確保我國青蒿素生產的國際龍頭地位的同時,為數億飽受瘧疾痛苦的患者帶來福音。
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