天然產物又稱為次級代謝產物，是由微生物或植物完成初級生長后在其細胞內合成的有機化合物，是微生物或植物與其他微生物或植物作戰(zhàn)、進化需要的化合物，通常具有一定生物功能和活性，在制藥、農業(yè)、化工等領域都發(fā)揮著不可替代的作用。植物源、真菌產生的萜類化合物，包括萜烯及其官能化衍生物，是迄今為止發(fā)現的種類最多，分布最廣泛的次生代謝產物，其中截短側耳素類物質有明顯的抗菌活性。
一、截短側耳素類藥物的發(fā)現
隨著分離技術的進步與結構測定技術的提升，天然產物作為藥物先導化合物的成功實例不斷出現，近年來天然產物在藥物發(fā)現，特別是在抗感染領域藥物發(fā)現中的作用重新引起人們的重視。
截斷側耳素，是1951年在擔子菌綱側耳菌(Pleurotus mutilus)中發(fā)現的一類廣譜的三環(huán)二萜烯類抗生素，是截短側耳素類半合成衍生物的前體。截短側耳素是細菌蛋白質合成的抑制劑，其通過結合23S rRNA的V結構域抑制蛋白合成獨特的作用方式，使其與現有的抗生素種類無交叉抗性，被稱作新型抗耐藥菌抗生素，在治療社區(qū)獲得性肺炎、抗結核病方面有很好應用。其毒性低、抗菌譜廣、耐藥率低且不易產生交叉耐藥的優(yōu)點促使其成為近期研究的熱點，即使其半衰期短、水溶性差和生物利用度低等特性又限制該類藥物的發(fā)展。
二、截短側耳素類4個藥物
截短側耳素類藥物目前已經批準上市的藥物有4個，2個獸用抗生素--泰妙菌素（tiamulin）和沃尼妙林（valnemulin），2個人用抗生素--瑞他莫林（retapamulin）和來法莫林（lefamulin）。
其中泰妙菌素是1951年澳大利亞Kavangh首次提出，為截短側耳素經化學合成得到的氫化延胡索酸鹽，用于防治由病原微生物引起的豬痢疾、支原體肺炎等疾病。沃尼妙林以鹽酸鹽形式于1999年被EMEA批準用于治療或預防由豬痢疾短螺旋體引起的豬痢疾和肺炎支原體引起的豬地方性肺炎。
瑞他莫林是第一個人用截短側耳素衍生物，于2007年4月批準的新的局部應用的抗菌藥物。來法莫林是第一個被批準用于治療全身感染的半合成截短側耳素類藥物。由Nabriva公司開發(fā)，2019年8月FDA批準上市，用于治療或預防社區(qū)獲得性細菌性肺炎（CABP），對多種革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌引起的呼吸道感染具有良好的療效。
三、合成生物學技術提升截短側耳素類藥物生產效率
截短側耳素類藥物與其他萜類化合物一樣，在植物、菌類中含量非常少，估計提取1kg的截短側耳素類，大概需要10噸樹皮或者蘑菇，很顯然地通過種植側耳菌再提取的方法，無法滿足工業(yè)化供應，故此微生物發(fā)酵生產截短側耳素才是主流工藝。
為了提高微生物發(fā)酵生產截短側耳素的產量，主要圍繞菌種改良、發(fā)酵優(yōu)化和分離純化幾方面展開研究工作。通過誘變育種改良生產菌能力，控制代謝流提高發(fā)酵產素能力，優(yōu)化分離純化工藝提升收率。但截短側耳素產生菌的雙核性質使其通過常規(guī)誘變和篩選進行菌株改良變得困難。利用RNAi介導的基因沉默降低截短側耳素產生菌中麥角甾醇生物合成基因的表達，發(fā)酵時鹽酸特比奈芬的加入影響代謝流偏向截短側耳素的合成。控制1/4醋酸丁酯加量，在控制好提取時間10min、攪拌速率及提取次數3此時，截短側耳素的提取率可到94.56%，等等。對于發(fā)酵周期在144h左右，出發(fā)菌株本身產能低的傳統(tǒng)發(fā)酵，傳統(tǒng)的技術改良有時也顯得效率提升不明顯。
目前研究人員已從分子層面，成功解析了截短側耳素三環(huán)骨架的環(huán)化機制，發(fā)現在雙（牻牛兒基）焦磷酸鹽（geranylgeranyl diphosphate,GGPP）的質子依賴環(huán)化過程中，萜類合酶的Ⅱ類結構域催化發(fā)生環(huán)收縮形成5/6二環(huán)骨架。然后，Ⅰ類萜烯合酶結構域通過去磷酸化催化八元環(huán)的形成，同時捕獲1分子水，在三環(huán)骨架的C14位上引入第一個羥基?；虼豴le由七個基因組成，分別編碼一個GGPP合酶（ple4）、一個萜類合酶（ple3）、三個細胞色素P450酶（ple1/5/6）、一個短鏈脫氫酶/還原酶（ple7）以及一個?；D移酶（ple2）。
這樣利用合成生物學技術，挖掘萜類沉默基因簇及優(yōu)化基因改造策略，在米曲霉、釀酒酵母、大腸桿菌等優(yōu)秀底盤細胞中異源表達，發(fā)酵生產截短側耳素就能很快地提升截短側耳素類藥物生產效率。
四、對于監(jiān)管法規(guī)的一點補充考慮
目前應用合成生物學技術生產藥物需考慮多項法規(guī)。天然藥物是指在現代醫(yī)藥理論指導下使用的天然藥用物質及其制劑，若應用合成生物學技術開發(fā)天然產物來源藥物時，得到的目標成分為結構明確的單一化合物，根據我國藥品注冊分類可按照化學藥品管理。
當涉及細胞工廠構建等早期研究，即使生產的產品不歸屬于生物制品，其研究和控制仍需結合生物制品相關要求執(zhí)行。
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