国内甾体生物降解植物甾醇生产甾体药物API 转型期的R&D现状及发展方向

杨顺楷    四川   成都

我国的植物甾醇生物转化工业工产AD，ADD，9OHAD中间体（C19）产品，本质上是对甾醇或称类固醇（胆固醇，植物甾醇），借助由细菌放线菌选育或遗传重组得到的红球菌和/或分支杆菌有效降解底物植物甾醇得到有价值的甾体中间体产品。近年，依据对胆固醇分解代谢途径基础研究获得的重大进展，提供了致力于定向开发C22生物降解中间体，这在对四大基础皮质激素（可的松，强的松，氢化可的松，去氢氢化可的松）的合成，特别是对糖皮质激素氢化可的松-去氢氢化可的松为代表的大宗APIs 生产意义重大，生产工艺更加趋于绿色合理。

现在我们已经知道，结核分枝杆菌（Mt b）降解贯穿整个感染周期；胆固醇环降解酶具有对侧链降解中间体高于侧链全降解甾体化合物的活性；胆固醇的侧链降解和环的降解同时发生。这些认知对于了解细菌胆固醇分解代谢途径，推动或促进抗结核病新药研发，和应用甾醇发酵断侧链获取高质甾体C19和C22工业产品意义重大。

植物甾醇的生物转化工艺的基础研究，即甾醇侧链降解机制极为复杂，与降解相关基因存在多个同 工酶，这就加深了研究难度；加之，微生物菌种和/或菌株的多样性，进一步提高了实验研究的困难程度。前述提到的两株放线菌就是从红平红球菌（Rhodococcus erythropolis）SQ1和 结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）H37Rv，经由荷兰学者Van der Geize团队通过对结核分枝杆菌的Rv3537酶的异源表达，几乎与delta（1）-3-酮-甾体脱氢酶一致（KstDs=KsdDs），表明这些就是定向进化同源酶。该结果意味着5alpha-雄甾烷-3，17-二酮（5a-AD）和17beta-OH-5-alpha-雄甾烷-3-酮（5a-T）是胆固醇分解代谢途径中，新近鉴定的中间体。自然是具有两个方面的应用价值，其一，同结核病病原性甾体化合物开辟一个抗病新药靶点研究方向；其二，同国内甾体激素药物转型到植物甾醇发酵断侧链的C19 中间体（AD，ADD，9OHAD等（传统工艺）产品有密切关系，开拓进取更先进的甾体第三代先进的甾体代谢工程时代。

这一由传统演进到更精准的分子进化与分子催化的合成生物学时代，尚有不短的路程要走。虽然目前我国的甾体药2021年市值已达800亿元（数十个品种，40多家企业）；但是同期与全球市场市值1400亿美元（400品种，其中200品种是甾体药；13个甾体药市值200亿美元）比较差距很大。目前我国的植物甾醇原料八成依赖进口（每公斤植物甾醇价位25美元左右）；因此作为战略储备资源，开发我国南方及云贵高原的藩麻和剑麻皂素（为我国独有先开发）资源是时候了，实现我国甾体激素药物半合成路线的多元化优势会更加有利，该行业在全球市场的话语权将更加有份量。