生物轉化及其在藥物合成上的應用

劉磊

摘 要：隨著我國醫學技術的發展，生物技術也有了顯著的進步，在手性藥物以及天然藥物的合成中傳統的化學合成方法以及天然的提取方法已經被時代所拋棄，這些傳統的方法制造出的藥物也較難滿足人們日益增長的需求，因此很多藥物合成機構開始嘗試采取生物轉化的方式進行藥物合成，生物轉化方法具有明顯的優勢，且在研究設計天然創新藥物時也可以加以應用，在各個環節都需要高度重視應用生高科技，將學科交叉進行大力提倡與注重。

關鍵詞：生物轉化;藥物合成

生物轉化（Biotransformation）是指化學物經多種酶催化的代謝轉化，轉化的對象為外源化學物，其主要的目的為維持機體內的穩態，該項技術又稱為生物催化，其實質為對外源化合物使用生物體系本身所產生的酶進行酶催化反應，主要的酶催化反應包括氧化、羥基化、脫氫、還原、氫化、脫羧、脂轉移、酯化、水解、水合、酰化、胺化、芳構化以及異構化等，大多數的生物轉化過程需要在較為溫和的環境下進行，主要為中和以及室溫，該項過程具有高效率、低能耗、無污染、無毒、高選擇性等優點。使用化學方法較難合成的藥物可以采取生物轉化進行合成，特別是一些天然的結構較為復雜的藥物，同時可以使用化學合成--生物轉化相結合的合成方法進行藥物合成，這樣可以將兩類合成方法的優點相結合，實現優勢互補。

1 生物轉化的現狀

1.1 微生物轉化

微生物轉化又稱之為微生物酶法轉化，是指使用酶使底物（微生物代謝過程中產生）進行一系列的有機反應，微生物轉化過程的生物催化劑為從微生物細胞中提取到的酶或者從完整的微生物細胞中提取到的酶，該過程具有操作簡單便捷、反應條件溫和、區域和立體選擇性強、成本低以及公害稍等優點，由于微生物轉化可以合成一些采取化學合成方法無法合成的藥物，因此受到廣大微生物學、有機化學家以及藥學化學家的喜愛，幾年時間內便已經迅速發展成生物轉化技術中最重要的分支之一[1]。

例如在1972年我國著名藥學家屠呦呦從中藥青蒿中提取到青蒿素，這是一類繼乙氨嘧啶、氯喹、伯喹等藥物后治療瘧疾的最為有效的藥物，特別是針對于抗氯喹瘧疾以及腦型瘧疾等疾病具有較佳的治療效果，同時具有低毒的功效，世界衛生組織曾將青蒿素稱之為“世界上唯一有效的瘧疾治療藥物”，同時屠呦呦也因為發現青蒿素成為第一位獲得諾貝爾生理醫學獎的華人科學家。

雷公藤是我國最為常用的中醫藥物，該類藥物被廣泛應用于治療很多疾病，例如腎炎、風濕性關節炎、系統性紅斑狼瘡以及其他類型的皮膚病，也可以應用于男性節育中，雷公藤內酯是雷公藤藥物中提取到的有效成分，但是此成分具有較強的毒性，往往在臨床應用于會被限制，有學者從31株微生物中將短刺小克銀漢霉Cunninghamella blakesleana AS3.970篩選了出來，此物質對雷公藤內酯物質進行生物轉化，轉化后得到了7個產物，在這7個產物中，得到了新合成物4個。

1.2 植物培養物生物轉化

植物培養物生物轉化的基礎是植物細胞培養技術，在此基礎上加上移植微生物轉化技術所形成的[2]。該轉化同微生物轉化之間存在著一定的差異，植物培養物生物轉化的產生酶的種類較少，但是生物倍增的時間較長。

例如去氫表雄酮是人們機體內生成的C19腎上腺甾類化合物，相關學者對去氫表雄酮藥物采用唐古特山莨菪毛狀根液體懸浮培養體系進行轉化，生物轉化后將5個轉化產物進行分離。

2 在藥物合成上生物轉化的應用

2.1 合成手性藥物

在合成手性藥物中主要分為生物學法以及化學法，其中化學法試劑成本較高，且容易造成環境污染，不利于藥物的工業化生產，因此生物學法更具優勢，可以通過酶的相關性質來對手性藥物進行合成。生物轉化反應一般分為兩類，第一類是從外消旋體或前手性的前體出發，進而得到光學活性產物[3]，第二類為拆分為兩個對映體。

2.2 合成天然藥物

從天然植物中來對有效物質進行提取或者采取化學合成方法進行合成，但是此類合成方法會導致自然界內的資源降低，破壞野生資源等。生物轉化具有其他合成方法沒有的優勢，具體如下：

①發揮天然藥物發揮活性的物質基礎;②可以獲得具有更好生理活性的化合物;③綠色化學，保護環境，符合低碳環保的理念[4]。

3 討論

本文研究與分析生物轉化及其在藥物合成上的應用效果，從生物轉化的現狀以及在藥物合成上生物轉化的應用等方面進行敘述，但是本人的能力有限，可能在敘述方面存在一定的錯誤，還望相關學者進行指正。

參考文獻：

[1]宋川霞，韓雪花，郭大樂.肝微粒體體外代謝在中藥生物轉化中的應用研究進展[J].成都中醫藥大學學報，2017，40（2）：115-118.

[2]馬宗敏，段緒紅，秦夢等.微生物發酵技術在中藥苷類生物轉化中的應用進展[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2017，19（5）：858-864.

[3]周陽，劉莉，宋宇等.假單胞菌甲苯單加氧酶基因的克隆表達及其在手性亞砜合成中的應用[J].基因組學與應用生物學，2018，37（4）：1465-1470.

[4]鐘貝芬，杜磊，李眾等.基于細胞色素P450單加氧酶介導的4-甲酚氧化降解途徑的天麻素生物合成[J].湖南師范大學自然科學學報，2018，41（4）：33-40.