11月8日消息 - 长期以来人类利用植物获得了多种药用化合物。近日麻省理工学院的化学家们开发了一种新方法对植物进行遗传操作提高了植物变异产物的产量从而获得了更多的药用成分。

    研究人员在长春花中插入细菌基因，从而将卤素例如氯或溴添加到植物自然生成的生物碱中去。许多的生物碱都具有药用性，而卤素则常常被添加到抗生素及其他药物中增加药物的效力或延长药物作用时间。

    研究小组的主要目标是针对一种称为长春碱的生物碱，在临床上长春碱常被用于治疗多种癌症如霍奇金氏淋巴瘤。研究小组的负责人O'Connor希望以长春碱等药物为支架对其进行改造，以提高这些药物的效力。

    “我们正在尝试利用植物合成机制获得自然产物的各种不同迭代物，”O'Connor说：“通过改变自然产物的结构，我们有可能获得不同的或增强的生物及药理活性。”

    早在上世界90年代，科学家们就采用基因工程方法将新基因介导到植物中，从而研制出一种可生成Bt杀虫剂的谷物。O'Connor采用的是一种称为代谢工程学的方法，这种方法并非仅是在植物中加入一种编码新蛋白的基因，而是通过添加酶基因重塑植物自然合成信号，调整宿主生物体的一系列反应构建新分子，最终获得多种产物。

    大部分代谢工程师都采用细菌作为宿主生物体，因为细菌的基因相对易于操作。而O'Connor则选用了植物作为宿主生物体。她认为通过植物来揭示未知的植物合成信号无疑才是最合适的。“你不可能在细菌上重建完整的植物信号，无非你已经获得所有的基因，”O'Connor说。

    在从前的试验中，O'Connor和她的学生们通过改变原料的方法诱导长春花根细胞产生了新的化合物。在新研究中，他们对细胞进行了遗传操作使其表达编码酶的基因，将氯或溴添加到长春碱前体及其他生物碱中。

    “这两个细菌新基因能自然生成卤代化合物。而自然界中则少有植物能自身合成这种复合物，”O'Connor说：“在实验室有可能能合成卤代生物碱，但这并不容易。”

    在生物碱生成过程中，植物会首先将一种氨基酸色氨酸转化为色胺，再经过十多次反应后，植物就会生成数百种不同的终产物。研究人员利用一种细菌卤化酶将一个氯（或溴）原子添加到色胺上。卤素会在整个合成过程中都保留在分子中。

    在后续的工作中，研究人员希望能够对所有的长春花属的植物进行操作以获得新的化合物。他们同时还在致力提高合成的总产率，因为目前合成的产率比自然生物碱生成率还是低了近15倍。