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中国青蒿再突破!破译6万基因密码、高产新品落地非洲、低成本嚼防疟软糖,还有降脂药

2018-4-25 13:17:41

来源:上观新闻 作者:徐瑞哲 选稿:付杨

  原标题:中国青蒿再突破!破译6万基因密码、高产新品落地非洲、低成本嚼防疟软糖,还有降脂药

  今天4月25日,是世界防治疟疾日,主题是“准备击败疟疾”。然而,世卫组织《2017世界疟疾报告》显示,目前全球约半数人口面临疟疾风险,不完全统计的疟疾病例仍超过2亿,死亡人数达数十万例,遍布90多个国家和地区,有些发展中国家三分之一人口染病。

  面对这种虫媒传染病的长期肆虐,尽管有了屠呦呦教授的诺奖级明星药——青蒿素,但其当前的高成本和耐药性问题,成为人类抗疟两大瓶颈。北京时间24日,上海交通大学“长江学者”特聘教授唐克轩领衔团队,在青蒿基础研究和产品开发方面取得的一系列重大进展,成为《细胞(Cell)》出版社旗下最新一期植物学领域权威期刊《分子植物(Molecular Plant)》亮点成果。

预防疟疾膳食补充剂——青蒿糖产品

  超大基因组比人类多一倍,被成功破译

  基因是基础。唐克轩团队历时5年多完成了青蒿复杂基因组的测序,并完成了青蒿多个组织部位的转录组遗传信息发掘,为青蒿乃至菊科植物的基础研究、品种选育打下了基础。

  青蒿属于菊科蒿属的一年生草本植物,菊科则是植物界种类数一数二的大科。目前超过110种植物完成了全基因组测序,而其中菊科植物仅仅只有向日葵(2017年6月)、菊花(2017年12月),以及最新的青蒿(2018年4月)3种。

基因基因组转录组数据研发的高产青蒿素代谢工程品种

  上海交大联合西南大学、国家人类基因组南方研究中心等发起青蒿基因组测序研究攻关,对经团队多年选育的高产青蒿素品种——沪蒿1号进行全基因组测序、组装、注释及相关分析,共组装出约1.74个G的基因组总长,预测鉴定出63226个编码蛋白基因。已知人类基因组含3万多基因,只有少数植物基因组的基因数超过6万。

青蒿基因组测序基本数据信息

  “含金量”达3倍多,实现“近水解近渴”

  有了青蒿基因的“密码钥匙”,研究团队成功培育出青蒿改良品种,高效促进青蒿素合成途径的整个代谢流,其青蒿素含量达到了叶片干重的3.2%左右,是常规品种的3倍以上,可谓“含金量”极高。

  尽管我国是全球青蒿原料的主要来源地,但如何让疟疾高发地区稳定获取足够的青蒿素原料,改变其原料与制剂主要依赖进口的局面,这成为降低青蒿素提取成本的治本之策。

唐教授在分子实验室指导研究生进行植物分子生物学研究

  俗话常说,远水不解近渴。解放日报·上观新闻记者获悉,交大研究团队已和非洲范围内最大且唯一获得WHO认证的青蒿素生产企业——马达加斯加BIONEXX公司达成科研合作协议,将部分高产青蒿素的代谢工程品种在当地进行科研试种,实现“近水解近渴”。

  唐克轩教授表示,马达加斯加是“一带一路”倡议非洲区域桥头堡国家,希望未来几年该高产青蒿素品种在非洲大规模种植,并将目前青蒿素的市场价格降至每公斤1000元以下。此前,青蒿素因供不应求,最高市场价曾达每公斤6000元,即使酵母合成青蒿素也达2000元左右。

  防疟膳食补充剂,一天一元吃颗糖

  根据交大科研团队调研,非洲地区人群容易一年多次感染疟疾,一次病程忽冷忽热5到7天,导致一个月无法正常工作,若不及时给药便不治而亡。

唐教授与国际留学生交流讨论学术问题

  众所周知,在越战时代奎宁曾被广泛用于抗疟疾,但逐渐产生的耐药性使其不再作为主流药物。同样令人担忧的是,现在印度、东南亚以及非洲部分地区均已发现疟原虫对青蒿素复方产生抗药性的案例报道。

  当前世卫组织防疾主要措施是推广药浸蚊帐和室内杀虫剂,而近来研究发现,青蒿干叶整株用药,在治疗对青蒿素及其复方产生耐药性的小鼠模型和病人中有显著疗效。因此,团队联合国内多家机构率先开发了以青蒿提取物为基础成分的放疟膳食补充剂,并根据在华非洲留学生调研结果,将其设计为他们喜好的薄荷等口味软糖。目前,产品每天服用成本不足1元人民币,贴近广大疟疾爆发区民众的消费水平。

  青蒿素神奇妙用,有望开发降脂新药

  2016年,奥地利科学家发现青蒿素治疗糖尿病的研究成果发表在顶级期刊《细胞》(Cell),几天后美国科学家在《自然》(Nature)子刊上又发表青蒿素治疗肺结核、改善耐药性的科研工作。当前,屠呦呦主导二氢青蒿素治疗红斑狼疮的研究已进入临床二期,可能成为最接近实际应用的新用途。

  针对青蒿素其他神奇妙用,唐克轩团队率先开展了青蒿素降血脂研究。他汀类药物是调节血脂以预防心血管病的重要药物,但他汀不耐受的人群可能高达20%-30%。为此,他们构建了他汀不耐受的动物模型,经过大量实验研究发现,青蒿素类化合物与他汀类药物联用,产生了显著的增效减毒效果。不但可使他汀类药物的使用剂量降低一半,还获得了更大幅度的降脂效果,成果有望在近期开发成为降脂新药,解决部分人群用药难题。

唐老师在植物培养间指导研究生观察青蒿生长表型

  作为青蒿相关研究知识产权拥有量全球最多的研究团队,唐克轩团队目前仅在青蒿代谢工程育种与青蒿素新药效开发领域就拥有63项专利技术,其中授权发明专利32项,申请国际PCT专利1项。他向解放日报·上观新闻记者表示,将在国家“一带一路”倡议的指导下,依托青蒿这张“中国名片”,从基础研究和产品开发多方面助力人类抗疟事业成功。


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