蒙大拿州西北部的一座古老森林中,某个神秘的地方,矗立着一株和普通紫杉完全不同的紫杉树。仅就树木而言,普通的紫杉也是很奇妙的!它的树皮能够产生抗癌药物taxol。但是,问题在于:市场的需求量很大,而生产的数量太少。到了最近,环境保护学者们又注意到,由于人类生活的缘故,紫杉树种将被毁灭。纽约市销售taxol的布里斯托尔-迈耶斯 · 斯奎布(Bristol-Myer Squibb)说,幸亏还有可供选择的taxol资源,例如,已从欧洲紫杉的针叶中,发现了一种化学前体,可以合成该种药物。这个树种没有绝灭的危险。有了taxol的新资源,才会降低药物的价格。否则,将会使我们退回去,寻找那种特殊的蒙大拿紫杉。
两年前,蒙大拿州立大学的植物病理学家加里 · 斯特罗贝尔(Gray Strobel)和化学家安德列亚 · 施蒂尔勒(Andrea Stierle),偶然发现了这种树木,令他们惊喜的是,从紧贴树皮的褶层中,还发现了能够产生taxol的一种真菌。经过两年的认真研究,他们报告说,这种真菌离开寄主之后,仍然能够产生taxol。如果该项发现持续研究下去,最后的结果,就有可能用大型的发酵罐,生产出大量廉价的taxol。国家癌症研究所(NCI)的天然产物开发处的头头比姆斯 · 戈登 · 克拉格(Beams Gordon Cragg)说:“这真是一项惊人的发现,对生产taxol具有重大的意义。”
癌症研究者们对这项研究,非常激动。因为,1989年他们曾在约翰斯霍普金斯指出过,和其它治疗方法相比较,taxol能明显地缩小妇女卵巢癌的肿块将近30%。去年1月,正好是该项研究结果公布5个月之后,食品和药物管理局(FDA)批准taxol可以用于治疗——打破了药物审批时间的记录。并且还允许扩大使用taxol,用以治疗从卵巢到胸部、颈部直至头部的癌症。NCI的癌症治疗处主任布鲁斯 · 沙布纳(Bruce Chabner)做出估计,如果FDA批准taxol治疗胸部癌症;则美国接受taxol治疗的患者数量,就会从15,000增至50,000人以上。
一旦taxol取得了大量销路,价格就可能下降。众议院议员罗恩 · 怀登(Rdo Wyden),在一次1月会上,听到白宫的“法规、商业机会和能量”小组委员会,抨击独家经营taxol的NCI和布里斯托尔一迈耶斯,因为他们索取每次疗程的费用竟高达986美元。应该考虑下列情况:每个按照NCI指导方针治疗的患者,要确定taxol是否有作用,至少需要3个疗程;而要证实taxol确有实效,则需要10个疗程。由于世界范围可能接受taxol治疗人数的增加——比沙布纳估计的50,000个患者更大得多的数量——全社会的支付费用,将会达到10亿美元。因而,必须采取某些措施。
关于突破的分析如果斯特罗贝尔像过去那样,经常获得投资,尽管在他的实验室中,什么事情也没有做,也不必在乎国会研究预算的检查官。但是,对于博士后安德列亚 · 施蒂尔勒来说,目前争取投资,看来是如此严酷,以至于她要争取机会——她知道这只是千万比一一用来发现产生taxol的生物。80年代中期,施蒂尔勒曾有过一次奇妙的发现。当时,她在门后200码处发现一种真菌。这种真菌所产生的毒素,能够杀死蒙大拿州一种生长繁茂,却令人讨厌的杂草——斑点矢车菊。1991年7月斯特罗贝尔把钱全都付给了施蒂尔勒。
斯特罗贝尔对于搜寻能够产生抗御植物病害,或杀死莠草的有机物质,具有丰富的经验。因此,他太了解这种机会了。同时,他也深知真菌和植物(寄主和寄生物)二者均可产生taxol,不是没有先例的。如在70年代末期,日本的植物学家们,就曾发现一个特殊的真菌种,和其寄主(水稻植株)一样,也能产生赤霉素,一种可以调节植物生长发育的类二萜激素。已经证实,taxol也是一种类二萌。
所以,1991年的夏天,斯特罗贝尔为施蒂尔勒打开了难以得到的绿灯。施蒂尔勒和她的丈夫唐纳德 · 施蒂尔勒(Donald Stierle)——蒙大拿矿业科学和技术学院的化学家——开始在蒙大拿森林中踏查。结果:找到了50种真菌样品,包括一种长在普通紫杉上的真菌。当然,他们是严格保密的。施蒂尔勒随即开始对真菌作taxol测定。她想她一定能找到一个优良菌种,至于斯特罗贝尔,自从70年代后期以来,并不常在研究室内工作,现在也日夜加班加点地干活,并格外努力,以期证实真菌培养物中的微量taxol,并不是藏在树中的杂质(污染物)。
斯特罗贝尔不在研究室的时候,就四处招募资金,以期保持项目正常进行。由于在许多科学社团中,斯特罗贝尔具有“持异见者”的绰号,致使寻求工作十分困难。1987年,他和环境保护局(EPA)发生冲突。这位受人尊敬的植物病理学家,一下子就变成全国风云人物;起因是在没有得到EPA允许的情况下,他就使用了一种遗传变异型的细菌,作为防治“荷兰榆树病”——一种毁害美国榆树的病害——的方法。这次事故引起一场超出生物技术管理范围的争辩,结果是斯特罗贝尔流着泪,用一把链锯,锯倒并焚烧了他的14株试验树。说出这段历史,就不会对他被NCI除名而感到惊奇了。而在1992年以前,他却设法从国家基金会,获得了一笔补助金,并建立一个美国癌症协会的地方分会。
数月之后,蒙大拿的研究者们不但肯定了他们的发现,还在生态学的基础理论中,引起蛊惑人心的推测。提出taxol的“鸡生蛋-蛋生鸡”问题。NCI的天然产物化学家肯尼思 · 斯纳德(Kenneth Snader)认为:“没有人能够阐明究竟是真菌还是树木,首先具有产生taxol的机制。”他又补充说:但是,科学家们推测,由于taxol有抗真菌的特性,有可能是紫杉树先产生taxol,防止寄生真菌的侵害。斯特罗贝尔则认为,可能是真菌偶然地从紫杉树上,获得产生taxol的基因。
撇开这些推测不说,斯特罗贝尔和施蒂尔勒已经知道,他们所钟爱的真菌,是一种具有独特基因的全新物种(研究者们根据共同发现者安德列亚 · 施蒂尔勒的名字,将其命名为Toxomyces andreanae),他们还了解到和其亲缘关系远的真菌,不可能产生taxol。在解决这些问题的过程中,他们进行到一个具有决定性的关头,即他们的发现,究竟有没有商业价值:把这些真菌同其寄主分开后,还能产生taxol吗?
他们的担心是有道理的。因为,对一个寄生在专性寄主上的真菌来说,变为无效的结果,并不是前所未闻的。例_如,有一种真菌,当其从寄主——甘蔗——中移出后,就逐渐失去产生侵染甘蔗毒素的能力。为避免发生这种危险,斯特罗贝尔的研究组,就把他们的真菌,贮存在紫杉的组织中。使他们放心的是,经过许多世代之后,其产生taxol的能力仍然很稳定。
但是,从斯特罗贝尔实验室中传出来的,并不都是好消息,他们的真菌的培养物,所产生taxol的数量,已经到了以毫微克计的地步。而其它绝大多数开发成为药源的天然野生菌株,却是按毫克计产生目标化合物。虽然如此,马萨诸塞州技术工业研究所的微生物学家阿莫尔德 · 德梅因(Arnold Demain)却认为,只要掌握如何给真菌培养物,供应充足的氧气,则改进菌株的遗传性是可能的。另外,还取决于“谁是主持人,以及有没有人愿意投入资金。”那么,在5年之内,生产出有活力的菌株是没有问题的。
一项热门商品早在蒙大拿研究组写出科学论文之前,他们的真菌就有成为热门商品的可能性。1992年3月,根据该种真菌有盈利的可能,研究组提出了用真菌生产taxol的专利申请书。今年1月,斯特罗贝尔和非营利性的基础研究和开发协会主席罗杰 · 弗莱尔(Roger Flair)——他掌握着蒙大拿州立大学的专利谈判权——邀请一些制药公司商谈许可证权。
《科学》杂志了解到为获取许可证权的投标者中有:ESCA遗传所,莱德利实验室、药物发生学研究所,以及重量级攻击手——布里斯托尔一迈耶斯。由于布里斯托尔一迈耶斯拥有一个内部的利益竞争机构,非常重视如何降低taxol价格的方法,有些研究者曾经企图说服蒙大拿州政府停止他们投标,目前,这些单位仍然保留着。正如弗莱尔说的那样:“我们的任务是不让任何人取消这项发现。”考虑到这项发现的潜力,任何人都不可能长久地控制它。
[Science,1993年4月]