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上海交大科研成果破译青蒿 “基因密码”

“糖果炮弹”年内增援非洲疟疾暴发地

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今年425日世界防治疟疾日主题为“准备击败疟疾”,让人们意识到抗疟现实的严峻。虽然有了诺奖级明星药——青蒿素,但存在成本高和已出现耐药性的瓶颈问题。世卫组织《2017世界疟疾报告》显示,目前全球约半数人口面临作为虫媒传染病的疟疾风险,不完全统计的疟疾病例仍超过2亿,死亡人数达数十万例。

近日,上海交通大学“长江学者”特聘教授唐克轩领衔的团队,在青蒿基础研究和产品开发方面取得了一系列重大进展,大幅降低了青蒿素生产成本,破解了耐药性问题,成为《细胞》出版社旗下植物学领域权威期刊《分子植物》最新一期的亮点成果。前天,记者在上海交大品尝到作为系列成果之一的防疟“软糖”——黑色、薄荷味。据介绍,每天只需吃2粒就可预防疟疾。

如果说,这“软糖”是精确瞄准“成本高、耐药性”的“糖果炮弹”;那么,大量基础科研成果犹如一只母鸡,“软糖”是它下的第一个蛋。

历时5年多完成青蒿全基因组测序

上海交大联合西南大学、国家人类基因组南方研究中心等单位发起了青蒿基因组测序研究攻关,历时5年多,对经该研究团队多年选育的高产青蒿素青蒿品种——沪蒿1号进行了全基因组测序、组装、注释及相关分析,测序共产生450 Gb的庞大数据,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。目前,世界上只有向日葵、菊花、青蒿等3种菊科植物完成了全基因组测序。唐克轩说:“青蒿基因组测序对揭示菊科物种起源和物种多样性,以及菊科植物药用价值的进一步挖掘开发具有重要意义。”

开发出高青蒿素含量新品种

中国是全球青蒿原料的主要来源地,如何研发出高含量青蒿素品种,成为解决当前困境的关键科学问题。

基于青蒿全基因组及转录组数据的挖掘,研究团队建立了能够高效促进青蒿素合成途径整个代谢流的上、中、下游多基因转化策略,成功培育出高产青蒿素的代谢工程改良青蒿品种,其青蒿素的含量达到叶片干重的3.2%左右,而普通青蒿的青蒿素含量仅为1%

疟疾重灾区在非洲大陆。唐克轩团队已经和马达加斯加青蒿素生产公司BIONEXX达成科研合作协议,将部分高产青蒿素的代谢工程品种在马达加斯加进行试种。唐克轩表示,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。

小小“软糖”凝结抗疟大智慧

疟疾是人经过蚊子叮咬之后感染疟原虫引发的一种高发且人类不能产生免疫力的虫媒传染病。为防范疟原虫对青蒿素产生耐药性,世卫组织规定青蒿素药物必须以复方形式使用。然而,令人担忧的是,在亚洲和非洲部分地区均已发现对青蒿素复方产生抗药性的案例报道。

近来有研究发现,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。借助青蒿基因组及转录组数据平台,研究团队进一步分析挖掘参与协同青蒿素发挥抗疟作用的有效成分,并参考中国古代截疟配方,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具有预防疟疾功效的膳食补充剂产品。同时,以大量在华非洲留学生为调研对象,将防疟膳食补充剂设计为非洲人民喜爱的薄荷等口味,据悉年内就能在非洲上市,而且每天服用成本不足1元人民币。

有望开发出增效减毒降脂新药

世界许多科研工作者在研究青蒿素更多药用价值。为保持我国在青蒿素类药物研发的全球领先地位,唐克轩团队率先开展青蒿素降血脂的新用途研究,并构建了他汀不耐受的动物模型。经过大量的实验研究发现,青蒿素类化合物与他汀类药物联用,通过不同的作用机制,产生显著的增效减毒效果。两药联用,可使他汀类药物的使用剂量降低一半,但获得了更大幅度的降脂效果,同时显著降低了他汀类药物的肝毒性。该研究成果有望在近期开发成为针对他汀不耐受人群的降脂新药,解决该部分人群的用药难题。


王阳