劇毒植物化學合成之突破性研究

科學研究 生物化學 植物學 藥物開發 基因工程

Summary

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密西根州立大學與捷克科學院的研究團隊於2026年8月4日發表重大突破,成功在實驗室中重現烏頭(Wolfsbane)與飛燕草(Larkspur)等美麗卻具劇毒植物的化學合成途徑。這些植物含有極其複雜的二萜類生物鹼(Diterpenoid alkaloids),雖然能在極低劑量下引發神經毒性與癱瘓,但其化學成分自古以來就被應用於對抗疼痛、瘧疾、癌症及害蟲,具有極高的藥用潛力。 研究團隊由密西根州立大學的Björn Hamberger教授與捷克科學院的Tomáš Pluskal研究團隊跨國合作,透過比對多種植物的數千個基因,鎖定負責合成二萜類生物鹼的特定生物合成途徑。研究人員發現,這條類似生產線的機制需要多個步驟,而過去科學界花費近兩百年仍無法在實驗室中人工合成如烏頭鹼(Aconitine)等複雜結構。 研究人員將篩選出的基因指令植入菸草植物中,利用其作為生物工廠進行測試。化學分析結果證實,菸草中的六種獨特酶成功合作,合成了名為異烏頭寧(Atisinium)的二萜類生物鹼,這項成果不僅揭示了植物複雜的化學組裝過程,也成功在分子結構中加入了預期之外的氮源,完成了關鍵的第一步。 這項研究為未來利用工程酵母或植物大量生產天然植物化合物鋪平了道路,有助於開發受自然啟發的新型藥物。研究團隊的終極願景是提供綠色且永續的工具,讓科學界能夠安全地利用這些植物的自然力量,為全球醫療與新藥開發帶來全新的測試途徑與突破性進展。

Key Points

01

🔹 劇毒植物的雙面特性

烏頭(Wolfsbane)與飛燕草(Larkspur)等植物在極低劑量下會引發神經毒性與癱瘓,但其含有的二萜類生物鹼(Diterpenoid alkaloids)在千年來被人類應用於對抗疼痛、瘧疾、癌症及害蟲,具有顯著的醫療潛力。

02

🔸 跨國研究團隊的重大突破

由密西根州立大學的Björn Hamberger教授與捷克科學院Tomáš Pluskal研究團隊合作,於2026年6月在《分子植物(Molecular Plant)》期刊發表研究,成功跨出在實驗室重建植物天然化學物質的第一步。

03

⭐ 破解植物化學組裝線

研究人員透過比對多種植物的數千個基因,鎖定負責生產二萜類生物鹼的生物合成途徑(Biosynthetic pathway),並發現由六種獨特酶組成的精細組裝線,成功解析了自然界中極其複雜的分子結構。

04

📊 菸草植物作為生物工廠的應用

研究團隊將篩選出的烏頭與飛燕草基因指令植入菸草植物中,成功使菸草作為生物工廠運作,並利用化學分析證實產出名為異烏頭寧(Atisinium)的複雜二萜類生物鹼,並成功加入關鍵的氮源。

05

💡 未來永續醫療與新藥開發

這項研究突破為未來利用工程酵母或植物進行大規模生產鋪平了道路,科學家未來能透過這些綠色且永續的工具,安全地利用植物自然力量,開發出受大自然啟發的全新醫療藥物。

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