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上交大新成果有望解决全球青蒿素供应不稳定难题

科普小知识2022-07-24 19:04:21
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今天,由上海交通大学唐克轩教授带领的研究团队宣布了最新的研究成果。该团队采用代谢工程策略,在高含量青蒿素的培育和产业化研究领域取得重大突破,或将颠覆青蒿素产业的原有模式,解决世界青蒿素价格低廉、供应不稳定的问题。

经过十几年的研究,唐克轩团队先后获得了含量为1% ~ 1.5%的杂交品种(第一代黄花蒿产品)和含量为1.5% ~ 2%的代谢工程黄花蒿(第二代黄花蒿产品)。最近推出的第三代抗除草剂黄花蒿产品将使大规模种植黄花蒿成为可能,并在一个基础上使用废盐碱土壤。青蒿素生产成本可降至1000元/公斤,从根本上解决了青蒿素原料供应问题。

今年10月5日,中国妇女药房涂有友获得诺贝尔生理医学奖,以表彰她在疟疾治疗方面的贡献。青蒿素已经成为世界关注的焦点。然而,值得注意的是,我国青蒿素产业正陷入历史低点。青蒿素价格已降至1200元/公斤,远低于企业生产成本。青蒿素干叶的价格创下历史新低。5元/公斤的收购价格大大挫伤了农民种植的积极性。作为目前治疗疟疾的第一线药物,青蒿素类药物每年都关系到数亿疟疾患者的生命和健康,在未来几年很可能面临原料供应不足的困境。建立低成本、高产量的黄花蒿原料基地已成为行业的当务之急。

在比尔·盖茨基金会和美国其他机构的支持下,国际跨国制药巨头法国赛诺菲-安万特公司和加州大学伯克利分校的杰伊·卡斯林院士等合作,通过改造和构建青蒿素合成途径,在转基因酵母中成功生产青蒿素合成前体青蒿素酸,然后通过体外光氧化或化学反应,成功将青蒿素酸转化为青蒿素,在酵母生产青蒿素方面取得突破和革命性进展。

然而,用这种方法生产青蒿素的成本超过2000元/公斤,预计年供应量在50吨至60吨之间,远远低于每年约200吨的全球需求量。因此,这一技术不仅不能替代现有的植物提取技术,还能使国内青蒿素生产企业降低青蒿素的价格预期,进一步压低青蒿素干草的收购价格,严重损害农民种植的积极性。随着国内劳动力成本的逐渐增加,黄花蒿的种植面积预计在未来几年将逐年缩小,青蒿素原料的供应将面临短缺。唐克轩在接受《中国青年报》记者采访时表示,几年前,黄花蒿干叶的价格仍为9元/公斤,农民仍有一定的利润。然而,当价格降到5元/公斤后,农民们没有利润甚至亏损,不得不放弃种植。

另一方面,原料含量低、种植规模分散也导致现有青蒿素原料产业缺乏稳定的市场秩序。首先,用于工业提取的青蒿原料药中青蒿素含量较低,仅为0.8%左右。如果不能低价购买,青蒿素的生产成本将不可避免地居高不下。其次,受黄花蒿种植模式的限制。黄花蒿家庭品种的种植现状主要是基于农民的自发种植。尽管一些企业已经定点推出并签订了购销合同,但整个市场还是一片混乱。当青蒿素价格高时,它们相互抬高价格,当青蒿素价格低时,没有人注意它们,对农民和生产企业造成巨大伤害。此外,传统的黄花蒿产地,如重庆、湖南,多为山区,不能形成大规模机械化集中种植,不利于企业建立稳定高产的原料基地。

唐克轩表示,要解决目前国内青蒿产业的困境,必须改变现有的农民分散种植模式,实现大规模机械化基地种植模式。然而,有必要开发一种新的黄花蒿品种,使其能够在平原地区正常生长,特别是在利用率和含量都低于其原产地雾灵山地区的滨海盐碱地上。

经过十多年的研究,唐克轩的研究团队先后获得了含量为1% ~ 1.5%的杂交品种(第一代黄花蒿产品)和含量为1.5% ~ 2%的代谢工程黄花蒿(第二代黄花蒿产品)。建立了基于破碎、堵塞等技术的植物代谢工程技术平台。青蒿素含量显著增加的黄花蒿是通过过表达青蒿素合成途径中的关键酶或通过RNA干扰技术抑制青蒿素合成的竞争性分支而获得的。世界上首次获得高含量青蒿素和青蒿素的“中间试验”证书和“环境释放”证书,并完成了青蒿素产品的“环境释放”安全性评价及其他安全性评价和生物功能评价。

动物试验表明,改良与未改良黄花蒿及其制品在化学成分、性质、药理和毒理方面无差异,表明改良黄花蒿及其制品是安全的。最近,研究团队推出了第三代黄花蒿产品,不仅含量高,而且对除草剂有抗性,有效解决了大规模种植中的除草问题。上述新品种的研发为黄花蒿的基地种植铺平了道路。

据报道,唐克轩教授的团队先后在上海崇明岛和山东东营沿海盐碱地种植了第一代黄花蒿产品。黄花蒿的产量和含量不低于黄花蒿主产区,每亩干叶150公斤,青蒿素含量为1%。机械化收获试验已经开展,并取得了良好的效果。第三代抗除草剂黄花蒿产品的引进将使大规模种植黄花蒿成为可能,并在废弃盐碱地上种植。青蒿素的生产成本可降低到1000元/公斤。与赛诺菲-万安公司现有酵母生产青蒿素的成本相比,该产品具有明显的竞争优势,从根本上解决了青蒿素原料供应问题。为了综合利用黄花蒿,保护环境,该团队还探索了如何将黄花蒿收获后的废弃秸秆加工成木塑材料,以解决焚烧废弃秸秆造成的环境污染问题。此外,青蒿素类药物在降血脂方面的新应用已经开发出来,为拓宽青蒿素的应用领域奠定了基础。

唐克轩对《中国青年报》记者表示,现阶段,研究团队正积极与复星药业下属的桂林南药以及山东、重庆等地*联系,以加快研究成果的推广,尽快实现高含量青蒿素的大规模种植,大幅降低青蒿素的生产成本,为数亿疟疾患者带来福音,同时确保中国青蒿素生产的国际领先地位。

上海,10月27日