（奇妙的創造）抗癌藥＜紫杉醇＞的啟示
香港 陳永康
紫杉醇是獲美國藥物及食品管理局(FDA)批準，用來治療卵巢 癌和乳腺癌的一個來自天然植物的化學藥物。由 Bristol-Myers Squibb(BMS)公司於 1993 年推出市場，由於藥效明顯，第一年的 銷售已達 16 億美元。最初，紫杉醇是從短葉紫杉的樹皮中分離而 得，這種毫不貣眼的植物，主要分佈在北美西北太帄洋區域的原 始森林中。1960 年代美國國立癌症研究所和農業部成立了一合作 專項：採集和篩選植物樣本，以發掘可能有價值的天然化合物。 1962 年 8 月農業部任職的植物學家 Arthur Barclay 從華盛頓州的森林中收集了 7 千克紫杉的枝葉和果實寄回研究所(圖一)；兩年後， 實驗室工作的化學家 Monroe Wall 將紫杉原料(Taxus brevifoli)中的 複雜化學組成一一分離出來，使用生物活性測試為指導的方法， 於 1966 年 9 月终於分離出一個有活性的純物質，但萃取的收成率 只有萬分之 0.4。1967 年 6 月這個化合物被命名紫杉醇(Taxol)，其 結構於 1970 年經<核磁共振法>和<X 光單晶法>確立其三維結構 (如圖二所示)。這個多環型的化合物，含多個功能團和 11 個不對 稱的碳原子，結構如此複雜的雙帖(diterpene)衍生物，只有創造主 才能塑造出如此『藝術品』。
介紹這有抗腫瘤活性天然物的發現，分離，結構和活性的學 術文章，於 1971 年 5 月在著名的美國化學學報由研究人員發表。 分子藥理學家 Susan Horwitz 發現紫杉醇的抗癌機理很獨特，它干 擾癌細胞染色體的分裂而令其死亡。為了要有更多的紫杉醇來從 事活性和藥理的研究：很多紫杉樹要被砍下，三千噸乾的杉樹皮 經過繁複的分離萃取程序，只得大約 100 克的純紫杉醇，其中大約要花費 150 萬美元；環保主義者為保護生物多樣化和原始森林， 大力反對以損害杉樹來造藥救人生命的方法。
這有機分子精巧且 複雜的結構，加上該物質從植物源頭萃取的效率低，吸引了合成 化學家的關注，想向造出這個分子的大自然挑戰，設計在實驗室 用全合成方法生產，從而避免要砍伐大量杉樹。至 1992 年時全球 大約有近三十個研究組努力從事研究紫杉醇的全合成方法；1993 年底美國加州的 Scripps Research Institute 尼克勞教授和佛羅里達 州州立大學侯爾頓教授的研究組，幾乎同時首先獨立發表完成紫 杉醇的全合成。兩組研究人員都使用了三十個步驟才將這分子建 立貣來，而且收成率極低，無法大量製造這寶貴的抗癌藥。後來 侯爾頓從另一種植物漿果紫杉(Taxus baccata)，大量分離一種新的 天然化合物，只需用四步的化學半合成方法，即可製成紫杉醇， 而且總產量可達 80%。
現在，BMS 公司採用植物細胞發酵技術，模仿自然界的生化 合成的方法，將小部份健康的紅豆杉植物放於固體營養料中，讓 它進行細胞分裂，再將這倍增後的細胞放入大型含果糖、植物增 長荷爾蒙、維生素，礦物質的發酵池中，嚴格控制溫度，壓力，後再經萃取和重結晶即可得紫杉醇。這抄襲創造者智慧的綠色合 成方法，避免使用半合成法使用的十種溶劑，也省卻了六步乾躁 的程序和分離六個中間產物的工序。BMS 藥廠估計使用這方法， 首五年的生產已避免生產 32 公噸的有毒廢物，這真是令人難以相 信的結果，但願人可以參考創造者作事的方式去管治這世界。
『自從造天地以來，神的永能和神性是明明可知的，雖是眼不 能見，但藉著所造之物，就可以曉得，叫人無可推諉。』羅一 20
(作者任教於香港浸會大學化學系)
