长期不操作可以吗酵母变“微型药厂”？中国科学家破解抗癌药长春碱生产瓶颈

长期不操作可以吗

多年以来，酵母就像厨房常驻的" AI 助手"，让酿酒、传统面食制作、面包烘焙中的发酵过程实现了"无人化"。在工业发酵技术逐渐成熟之后，酵母则从"寻常百姓家"转战至工厂中的大发酵罐，用于广泛生产制造各种工业原料。

有趣的是，这一任劳任怨的模范，近来还在尝试开展新业务——进军制药行业。新研究发现，它有望成为制造抗癌药物的"微型工厂"。

2026 年 7 月，中外科研团队在《科学》杂志发表成果，宣布发现一种被命名为 VinBLAST 的蛋白，能够显著提高常用抗癌药物——长春碱的关键前体的生物合成效率。研究人员将相关途径导入酵母后，使长春碱的产量较之前提高近千倍。

这项进展，为解决长春碱长期依赖植物提取、产量低且供应不稳定的问题提供了新思路。

廉价花卉产出的经典药物

长春花（Catharanthus roseus），作为常见观赏植物，也是长春碱等重要生物碱类抗癌药物的天然来源。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷

长春碱（Vinblastine，VBL）来源于夹竹桃科植物长春花。20 世纪 50 年代，科研人员从长春花中分离出这种具有抗肿瘤活性的生物碱。此后，长春碱逐渐成为经典的抗癌药物之一。

它为什么能抗癌呢？关键在于对细胞分裂过程的干扰。

细胞分裂时，需要利用微管组成"纺锤体"，把复制后的染色体准确分配给两个子细胞。可以把微管理解为细胞分裂过程中临时搭建的"轨道和牵引绳"。

长春碱能够干扰微管的形成和动态变化，使纺锤体无法正常工作，细胞因此停滞在有丝分裂阶段，难以继续增殖。由于肿瘤细胞通常分裂更加活跃，因此对这种干扰相对敏感。

也正因如此，长春碱长期被作为联合化疗方案的组成部分，用于霍奇金淋巴瘤、部分其他淋巴瘤以及睾丸生殖细胞肿瘤等疾病。

复杂过程造成的极低产量

长春花虽然是一种常见、易于栽培的观赏植物，但它体内的长春碱含量极低。据研究团队介绍，大约需要 2000 公斤长春花干叶，才能提取出 1 克长春碱。如此悬殊的比例，使这种药物长期面临原料消耗大、分离纯化复杂和生产成本较高等问题。

长春碱的稀少，还与它异常复杂的生物合成过程有关。它的形成需要经过一连串酶促反应，而不同步骤分散在细胞核、内质网、液泡和细胞质等多个区域。中间产物如同流水线上的半成品，需要在不同"车间"之间连续转运。其中一些分子非常不稳定，尚未到达下一道工序就可能分解，导致整条合成路线的产出率很低。

这也是在实际生产中，利用酵母制造复杂天然药物时普遍面临的难题：把一组植物基因搬进微生物并不难，但这只是搭起了"生产线"，难以保证生产线高效运行；要让不同酶在正确的时间和位置有机协作，才可能真正提高产量。

此次研究寻找的，正是让这条复杂生产线顺畅运转的关键机制。

从酵母细胞到工业化"细胞工厂"。从左至右分别为：显微镜下微小的酵母细胞、工业酵母罐及规模化的酵母制造车间。经过代谢工程改造后，酵母可在发酵罐中合成复杂天然产物及药物前体。

研究人员是如何让这条原本效率低下的合成路线顺畅运转起来的？答案就在一个名为 VinBLAST 的蛋白中。

VinBLAST：

让两道工序"面对面交接"

研究人员发现，关闭长春花中的 CAD2 基因后，相关产物的生成量会下降约 90%。进一步研究表明，CAD2 编码的 VinBLAST 并不是普通的代谢酶，更像一个"分子支架"。

它能把前后两种关键酶组织到一起，让不稳定的中间产物刚生成，就迅速进入下一道反应；同时，它还能让下游酶的催化效率提高约 24 倍。通过同时改善"交接速度"和"反应效率"，研究团队终于跨过了这条合成路线中的关键瓶颈，并将长春质碱在酵母中的产量提高到 164.9 毫克 / 升，较此前提升近 1000 倍。

更值得关注的是，这一机制并不只适用于长春碱。烟草、葡萄等远缘植物中的同类蛋白也能发挥类似作用，说明 VinBLAST 可能成为改造多种天然药物合成路径的重要工具。

从天然产物到临床抗癌药。图为长春碱的化学结构式（左）和商品化的硫酸长春碱注射剂（vinblastine sulfate）。

但解决了产量问题，就万事大吉了吗？并不是。

从实验室突破到真正的"药厂"

还有多远？

这里，我们不得不提一下化疗药物的另一项普遍难题：药物在攻击肿瘤细胞时，也可能拿枪指着"好人"——影响骨髓、毛囊和消化道黏膜等更新较快的正常组织，表现为白细胞减少、脱发、胃肠道反应和神经系统不良反应等等。因此，抗癌药研发和临床使用始终需要在杀伤肿瘤与患者能够耐受之间寻找平衡。

而且，此次研究解决的是酵母合成抗癌药路径中的关键瓶颈，并不意味着已经可以立即大规模、低成本地生产临床使用的长春碱。此次实现高产的是重要前体长春质碱，后续仍需解决前体偶联、产物纯化、发酵放大和稳定生产等问题。

这也是生物制造科研成果转化为实际能推广的技术时普遍面临的挑战：实验室里产量提高，只是第一步；研究人员还需要确认工艺能否在大型发酵设备中稳定运行，并保证不同批次产品的成分、纯度和质量一致。只有经过工艺放大、质量控制和监管验证，高产菌株才可能真正成为可靠的药物原料来源。

不过这项研究展示了一种新的可能：未来，一些结构复杂、天然含量极低的药物，或许不必完全依靠大规模种植和植物提取，而可以由经过设计的酵母在发酵罐中制造。

真正的"酵母微工厂"距离投产还有一段路，但让这条生产线高效运转的关键钥匙，或许已经出现。

参考文献

[ 1 ] . Science. VinBLAST 相关研究原文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeb0357

[ 2 ] . 科学网：《中外科研机构联合破解抗癌药合成瓶颈》：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/7/568385.shtm

[ 3 ] . DailyMed. Vinblastine Sulfate Injection 药品说明书：https://dailymed.nlm.nih.gov/dailymed/drugInfo.cfm?setid=f073b58e-56d6-4c8d-a2ce-b37719402d77

[ 4 ] . PubChem. Vinblastine：https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Vinblastine

[ 5 ] . FDA. Chemistry, Manufacturing, and Control Information：https://www.fda.gov/drugs/investigational-new-drug-ind-application/ind-applications-clinical-investigations-chemistry-manufacturing-and-control-cmc-information

策划制作

作者丨刘天同清华大学医学博士

证券配资门户入口

审核丨陶宁生物医学领域副研究员

策划丨高佩雯江帆