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2024年以来,中药材行情犹如坐过山车。
三年猛涨后,部分中药材品种产能激增,导致今年出现明显的价格回落,根据相关数据,2024年3季度下跌品种占比25.36%,涨价数量明显少于跌价品种。
价格波动的背后,是市场需求与供应的严重失衡,过去的中药成分获取严重依赖于从天然植物中直接提取,目前的资源供给已经难以为继。
根据工信部数据,2023药材市场规模将超过2000亿元庞大的市场需求背后,潜藏着合成生物的巨大机会。
目前合成生物学技术已开始被广泛应用于多种植物提取物,例如甜菊糖苷已经被广泛应用于甜味剂中。
这些过去受限于上游原料供给,被气候、产地所限,难以实现规模化生产的分子,正借助着合成生物技术一步步实现规模化生产。
那么,合成生物学技术能否应用于药物分子呢?
近日,神户大学Hasunuma Tomohisa教授团队使用酵母成功生产了阿匹地灵 C(artepillin C),研究成果最近发表在《ACS Synthetic Biology》上。
这是一种来自于传统民间药物蜂胶的活性化合物成分,已被验证可通过降低葡萄糖和血脂水平来改善糖尿病并发症,该成果在2022年由我国学者发现并发布于Nature子刊。

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Hasunuma团队在发酵罐中成功生产了阿匹地灵C,经过关键酶活性优化、增加前体物质供给量等步骤后,目标产量达到了先前记录的十倍之多。
这不是孤例,中草药的世界不仅限于一个“神奇”分子 —— 植物中隐藏着成千上万种类似的化合物。
这些分子 已率先商业化

目前,科学家已经实现许多重要单分子中药药效成分的生物合成,还有许多成分正处于生物合成途径的研究过程中,下文整理了部分已经进入商业化阶段的中药药效成分:

 

 

青蒿素:

这是一种抗疟药物,由中国科学家屠呦呦团队从传统草药青蒿中发现,传统生产方式是直接从黄花蒿植物中提取,生产效率较低。

 

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合成生物先驱Amyris在2005年实现了生物合成青蒿素的商业化,并已出售给了法国制药巨头赛诺菲,目前酵母中发酵生产青蒿素的产量已经高达25克/升,这也成为了合成生物学领域的代表性应用之一。

 

 

人参皂苷:

人参、三七和西洋参均是人参属中药材,人参皂苷是这三种药材的共同药效成分,具有抗氧化、抗炎、血管舒张、抗过敏以及抗糖尿病等多种药理作用。

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该成分的商业化进展较为成熟,邦泰生物是我国首家实现人参皂苷Rh2/Rg3酶法合成量产的企业,而巨子生物更实现了五种高纯度稀有人参皂苷(Rk3、Rh4、Rk1、Rg5、CK)均百公斤级规模量产。

 

 

红景天苷:

红景天苷是我国传统藏药红景天的主要活性成分之一,具有抗缺氧和抗疲劳的功效,恒鲁生物是全球首个利用葡萄糖成功量产红景天苷的企业。

 

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此外,凯莱英已成功将大肠杆菌从头合成红景天苷的产量提高至47.67g/L,创下了微生物合成红景天苷的最高产量纪录,并于2024年初顺利完成500L中试。

 

 

天麻素:

 

天麻素是一种天然镇痛剂,主要来源于天麻植物的块茎,可用于神经衰弱、眩晕、头痛和癫痫的辅助治疗。

 

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2022年,合成生物学公司双虹生物(Double Rainbow)宣布实现天麻素的首个商业化规模的生物合成生产。

 

 

除了这些成分之外,老牌眼科药企康弘药业还有一款全球首个合成生物学1类中药来源的创新药KH617,已获FDA孤儿药认证,目前处于一期临床阶段。

 

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