甾體激素藥物的生物轉化研究進展

徐慧靜，劉 萍，崔立遷，牛建娜

(1.天津市食品安全檢測技術研究院，天津 300308；2.天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術研究院，天津 300384)

圖1 環(huán)戊烷多氫菲核Fig.1 Cyclopentane polyhydrophenanthrene

甾體化合物被譽為“生命的鑰匙”，可調(diào)節(jié)人體糖代謝、脂肪代謝、蛋白質(zhì)合成、礦物質(zhì)代謝及性功能[4]。甾體化合物具有分子量小、脂溶性大的特點，使其易于進入細胞并產(chǎn)生一系列生理變化，因此，甾體化合物具有成為藥物的自然屬性[5]。在臨床上，腎上腺皮質(zhì)激素是治療類風濕性關節(jié)炎、支氣管哮喘、結締組織病變和濕疹等疾病的首選藥物[6]。此外，甾體激素還具有保健的生理功能，如改善蛋白質(zhì)代謝、抗肥胖、恢復和增強體力、預防冠心病及利尿降壓等[7]。近年來，甾體藥物的應用范圍快速擴大，在治療細菌性腦炎、淋巴母細胞白血病、人體器官移植、預防艾滋病毒(HIV)的傳染和治療內(nèi)分泌疾病等方面也有相應用途[8]。甾體激素類藥物現(xiàn)已廣泛應用成為臨床上僅次于抗生素的第二大類藥物。

隨著人們對甾體藥物的不斷研究，甾體藥物的高效合成具有非常重要的價值和意義。與化學合成相比，甾體藥物的生物轉化具有如下的特點：①步驟少，周期短；②收率高，副產(chǎn)物少；③專一化強，快速精確地實現(xiàn)化學法難完成的反應；④立體選擇性和區(qū)域選擇性好；⑤綠色安全，無環(huán)境污染，條件溫和。目前生物合成已經(jīng)成為工業(yè)上合成甾體藥物的重要途徑。在甾體藥物的生物轉化生產(chǎn)過程中，微生物幾乎能在甾體化合物的各個位點發(fā)生作用，包括甾體母核、C18和C19的兩個角甲基及其側鏈(圖2)。

圖2 甾體化合物的主要生物轉化位點Fig.2 Major sites of biotransformation reactions for steroids

植物甾醇是我國類固醇藥物合成的主要原料，且來源廣泛。精煉油脂廢渣可作為工業(yè)化生產(chǎn)類固醇藥物的原料，既可提供充分來源又可變廢為寶，減輕環(huán)境污染。甾體化合物的微生物轉化反應類型[9]如表1所示。甾醇的微生物降解過程中存在三方面的問題：①甾醇疏水性強，分散性差，在水溶液中溶解度低；②甾醇核的降解，產(chǎn)物的進一步降解以及作為微生物利用碳源的甾醇核B環(huán)的自發(fā)破壞作用；③產(chǎn)物對細胞的毒性作用。如果甾醇以粉末投料會影響甾醇的利用率，且甾醇微生物降解酶是胞內(nèi)酶，所以在甾醇使用前，需要將甾醇通過相應的媒介擴散到細胞中方能被利用。因此，提高甾體轉化率的研究主要集中在兩個方面：一是使用細胞固定化技術或不同的反應過程來改善類甾體底物的水溶性，提高水相中甾體底物的傳質(zhì)效率；二是利用現(xiàn)代生物技術轉化用于生物轉化的微生物，提高酶的活性，提高酶反應的選擇性[10-11]。

表1 甾體化合物的微生物轉化反應類型[9]

1 甾體化合物的微生物轉化

1.1 微生物轉化法的研究

皮質(zhì)激素是第一個微生物轉化的甾體藥物，它的轉化是生物轉化的里程碑，開創(chuàng)了微生物轉化甾體化合物的先河。早在1952年Peterson等利用Rhizopusnigricans中的羥化酶成功的生物轉化黃體酮[12]，在C11位上引入11α-OH，轉化率高且專一性強，克服了皮質(zhì)激素合成中難以引入11α-OH的困難，實現(xiàn)了化學方法難以實現(xiàn)的反應。Patrice等分別對可的松與潑尼松進行了3種真菌的生物轉化[13]，結果表明，氧孢鐮刀菌UAMH9013中可能存在C7和C15羥化酶。而將這些甾體化合物作為ExophialajeanselmeUAMH 8783的底物，結果顯示該真菌中存在高活性的5α和14α羥基化酶，同時具有氧化烯丙基的能力。CeratocystisparadoxaUAMH 8784對上述甾體化合物進行轉化，結果顯示單氧酶影響烯丙基的羥基化并且具有BV氧化重排的活性，然而，氧化還原反應起主導作用。Restaino等[14]利用玫瑰產(chǎn)色鏈霉菌(Streptomycesroseochromogenes)研究了氫化可的松的生物轉化過程，在C16位引入16α-OH，得到16α-羥基氫化可的松，它是生產(chǎn)丙酸羥潑尼龍的重要中間體。此外，藍色犁頭霉(Absidiacoerulea)和新月彎孢霉(Curvularialunata)還可以對醋酸可的松和醋酸潑尼松的C11位進行羥基化，再次為皮質(zhì)激素的生產(chǎn)提供了基礎性的突破[15-17]。

甾體激素藥物的關鍵中間體為雄烯二酮(AD)與雄二烯二酮(ADD)，大部分甾體藥物的生產(chǎn)都以這兩種中間體為原料。目前對于AD的生產(chǎn)，主要通過植物甾醇的生物降解，如張亞楠等[18]開發(fā)了利用工業(yè)用菌株野生小金色分枝桿菌(Mycobacteriumneoaurum)催化降解甾醇制備4-AD的無油生產(chǎn)工藝，AD進一步脫氫即可獲得ADD。大多數(shù)真菌對上述兩種化合物具有甾基化催化活性，例如：Isariafarinosa具有廣譜的高效類固醇羥化酶，所得到的7-羥基脫氫表雄酮具有較高的生物活性，可用于治療阿爾茨海默病，是合成醛固酮拮抗劑的關鍵中間體[19]。該菌生物轉化孕激素可得到6β,11α-dihydroxyprogesterone，是一種生理活性非常高的孕激素。Kozowska等[19]從波蘭下西里西亞Voivodeship地區(qū)的廢棄礦井中采集到了12株昆蟲病原絲狀真菌Isariafarinose,這12菌株均能有效轉化脫氫表雄酮(DHEA)，其中IsariafarinosaKCh KW1.1 可高效轉化ADD、雄烯二酮、腎上腺甾酮、17α-methyltestosterone、17β-hydroxyandrost-1，4，6-triene-3-one和黃體酮。王雪榮[20]篩選出具有4-AD羥基化能力的4株絲狀真菌:斜臥青霉(Penicilliumdecumbens)、曲霉菌(Aspergillussp.)、雷斯青霉(Penicilliumraistrickii)和赭曲霉(Aspergillusochraceus)，但是這4株菌對4-AD的羥基化位點不同，所產(chǎn)生的產(chǎn)物的生理活性也有差異。張廣求等[21]研究了刺盤孢屬菌YNCA0116對孕酮和4-AD的生物轉化，孕酮被該菌轉化為11α,15α-二羥基孕酮和6β,11α-二羥基孕酮，4-AD被轉化成11β,15α-二羥基-4-雄烯二酮，確定了刺盤孢菌YNCA0116具有轉化甾體二羥基化的能力，但是對不同甾體化合物羥基化特點不同。

雷斯青霉(Penicilliumraistrickii)具有15α羥基羥化酶的特異性，可以催化左旋乙基甾烯雙酮15α位羥基化生成15α羥基左旋乙基甾烯雙酮，而且轉化率可以達到93%以上，該工藝是合成新一代避孕藥孕二烯酮所必需的。Torshabi等[22]利用Mucorracemosus生物轉化甲基睪丸素(MT)，最終可生成7α-OH-MT、15α-OH-MT和12,15α-OH-MT這3個產(chǎn)物。生物轉化16α,17α-環(huán)氧黃體酮(EP)的研究過程，主要應用Rhizopusnigricans[23]、aspergillusochraceus[24]、Curvularialunata[25]、Cunningnamellaelegans[26]、Absdiacoerulea[27]和Metarhiziumsp.[28]等菌株催化EP在C11位的羥基化。此外，ColletotrichumliniAS3.4486還可以催化EP生成雙羥基產(chǎn)物1β,15α-OH-EP[29-30]。但目前這些研究，還都處在實驗室研究階段，離工業(yè)化應用還有一段距離。

Janeczko等[31]以毛殼菌(Chaetomiumsp.1 KCH 6651)作為生物催化劑，黃體酮被高效轉化為6β,14α-二羥基雄甾-4-烯-3,20-二酮，而脫氫表雄酮先被轉化為7α-羥基衍生物，隨后轉換7-羥基雄甾-4烯-3,17-二酮。Gao等[32]利用絲狀真菌Penicilliumcitrinum對3β-乙酸基孕甾-5,16-二烯-20-酮進行轉化，生成4種代謝產(chǎn)物，分別為3β,7β-二羥基-孕甾-5,16-二烯-20-酮、3β-羥基-7α-甲氧基-孕甾-5,16-二烯-20-酮、3β,7β,11α-三羥基-孕甾-5,16-二烯-20-酮和3β,7α-二羥基-孕甾-5,16-二烯-20-酮，其中7-O-甲基化是孕甾生物轉化的一個新反應。Kolet等[33]利用Mucorhiemalis生物轉化黃體酮，得到14α-羥基黃體酮、6β,14α-二羥基黃體酮和7α和14α-二羥基黃體酮3種產(chǎn)物，總轉化率達到94%，該研究一次反應得到3種羥基化黃體酮衍生物，并且這3種物質(zhì)均具有工業(yè)開發(fā)潛力，是生物轉化中比較理想的研究結果。

工業(yè)上重要的甾體化合物微生物轉化反應類型總結見表2。

1.2 微生物代謝甾醇的分子機制

甾體降解是有氧代謝[34]，早在20世紀八九十年代，研究人員就能夠根據(jù)降解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物來研究出可能的代謝途徑[35]。隨著甾體降解基因簇[36]的發(fā)現(xiàn)，關鍵酶[37]的功能已被逐一確定。基因簇中的大多數(shù)基因與甾體代謝途徑有關，其多步降解機制已被人們成功解釋。

表2 工業(yè)上重要的甾體化合物微生物轉化反應類型

通過對微生物代謝中間體的鑒定，構建了甾醇生物降解的可能代謝途徑，并通過誘變?nèi)コ嗽撏緩街械年P鍵酶，從而積累中間產(chǎn)物[38]。然而，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的方法會遇到菌株選育的瓶頸。由于誘變劑的成功率低、作用弱，無法解決突變體和代謝副產(chǎn)物的穩(wěn)定性問題，很大程度上限制了這類微生物的應用。隨著分子生物學的發(fā)展，人們試圖從代謝工程和基因工程等多角度揭示紅球菌[39]和分枝桿菌[40]等降解甾醇的分子機制，實現(xiàn)人工修飾和調(diào)控。對此，van der Geize團隊的Ros?oniec等[41]揭示了紅球菌和分枝桿菌甾醇降解的關鍵基因簇，并解釋了一些關鍵基因的功能。同時為研究分枝桿菌感染性的致病機制提供了重要參考[42]。到目前為止，大多數(shù)典型的分枝桿菌和紅球菌已經(jīng)被測序，其中一些還通過甾醇誘導的轉錄組和基因芯片進行了檢測[43]。杜大慶[44]研究發(fā)現(xiàn)，微生物體內(nèi)與甾體代謝相關的基因具有集群化趨勢聚集成簇，在甾體誘導下，大多數(shù)簇內(nèi)基因均顯著上調(diào)。在紅球菌RHA1[45-46]中，有6個基因簇被表達上調(diào)，其中1個尤為顯著。Petrusma等[39]和Kendall等[40]研究發(fā)現(xiàn)，該簇類包含51個基因，其中大部分與功能分析鑒定的關鍵基因高度同源，被鑒定為具有特異性的甾體代謝基因簇。

1.3 生物轉化甾醇的方法

甾體化合物的微生物轉化過程一般由兩個階段組成。第一階段是對菌體進行培養(yǎng)，通過為菌體提供豐富的營養(yǎng)，使菌體能夠在最適宜的溫度、酸堿度和通風的條件下生長，以獲得足夠量的菌體和酶。培養(yǎng)時間的長短會因菌種的不同而不同，一般來講，細菌通常需要 12～24 h，霉菌需要24～48 h。第二階段是向培養(yǎng)液中加入甾體化合物來完成生物轉化的過程。

1.3.1 全細胞轉化法

全細胞生物催化在甾體化合物的工業(yè)生產(chǎn)中占有主要地位。具有甾體化合物催化能力的酶一般都是氧化還原酶類，通常位于膜蛋白上，在催化過程中還需要輔酶的參與。與酶催化相比，全細胞催化避免了成本昂貴、步驟繁瑣的酶的純化步驟，而且不需要在體系中額外添加昂貴的輔酶，因此大大降低了生產(chǎn)成本。

在自然界中，已發(fā)現(xiàn)許多微生物如細菌、真菌、藻類等可以對甾體化合物進行生物轉化。簡單節(jié)桿菌(Arthrobactersimplex)、分枝桿菌(Mycobacteria)、棒狀桿菌(Corynebacteria)、假單孢桿菌(Pseudomonas)均可以對甾體母核C1,2位進行脫氫。尖孢鐮刀菌(Oxysporum1301)菌株可催化多種甾體化合物，且生成睪內(nèi)酯的產(chǎn)率較高[47]。在眾多的微生物中，真菌對甾體藥物的轉化最為普遍，而且絕大部分都是進行羥基化反應，常用的菌種見表3。

1.3.2 靜息細胞轉化法

靜息細胞轉化是通過制備菌體靜態(tài)懸浮液來進行的生物催化技術。將菌體培養(yǎng)到對數(shù)生長期后，過濾或離心收集菌體，再將菌體重懸于水中或適宜的緩沖溶液中，然后加入底物再進行生物轉化反應。該方法具有如下優(yōu)點：底物和菌體量的比例可變；雜質(zhì)相對較少，易于分離純化；反應時間短；菌體可多次重復利用等。例如，當諾卡氏菌氧化膽固醇時，濕細菌的酶活性可以保持在-20 ℃以下，并長期保持穩(wěn)定。徐陽光[48]利用新金分枝桿菌生長細胞和靜息細胞轉化體系，對植物甾醇轉化過程中產(chǎn)物母核降解問題進行研究，發(fā)現(xiàn)在靜息細胞轉化體系中，提高轉化溫度，甾醇能夠正常轉化，并且產(chǎn)物降解受到明顯抑制，轉化3 d時，產(chǎn)物降解率由38.31%下降為16.22%。通過改用AD作為底物，發(fā)現(xiàn)反應2 d后AD的降解率減少約50%。

表3 用于甾體化合物羥基化的微生物

1.3.3 固定化細胞轉化法

固定化細胞技術既可以增加菌體濃度又可以重復利用菌體，既能提高催化效率又有利于生物催化劑與產(chǎn)物間的分離。固定化細胞技術在甾體生物轉化上的應用實現(xiàn)了甾體藥物的半連續(xù)化生產(chǎn)。菌體培養(yǎng)后，投入底物進行轉化，隨著轉化時間的增加，菌體會發(fā)生自溶現(xiàn)象，而采取固定化細胞的方法可以解決該問題。固定化微生物細胞的方法很多，主要包括包埋及交聯(lián)、載體吸附、共價結合等。

固定化細胞的在甾體生物催化中的效率主要取決于所用載體的性質(zhì)如表面、大小、空隙度及親水性等，另外反應條件、固定化方式也會對固定化細胞的活性產(chǎn)生重要影響。例如：將新月彎孢霉(Curvularialunata)先進行底物誘導，收集后的濕菌體固定在聚丙烯酰胺凝膠中，可重復多批次地催化 C11-β羥化反應[49]。而利用聚丙烯酰胺、海藻酸等固化劑等進行簡單節(jié)桿菌的固定，能高效地進行甾體化合物的C1,2脫氫反應，且批次酶活穩(wěn)定，能夠長期使用。另外也可將固定化細胞裝在玻璃柱中組成反應柱使反應液連續(xù)通過，有效進行C1,2脫氫反應。

2 甾醇側鏈降解反應

早在1985年，Owen等[50]就對假單胞菌降解甾醇側鏈產(chǎn)生AD的機制進行了研究，經(jīng)測定，該工藝共分16步，涉及11種酶催化劑。到1990年，Szentirmai[35]進一步闡明了分枝桿菌NRRL B-3805對P-谷甾醇側鏈降解產(chǎn)生AD的過程和機制，其過程主要包括C3羥基氧化脫氫、甾體核上C5雙鍵異構化、C17烷基側鏈降解。反應的順序還有待確定，但可以肯定C17側鏈的降解是其最關鍵的步驟[51]。

為了更清楚地了解11種功能酶參與甾醇側鏈降解和酶反應的機制，Thomas等[52-53]、Wilbrink等[54]、Griffin等[55]和Yao等[56]研究過一些關鍵酶的基因和代謝機制。特別是Griffin等[55]通過高通量轉座子突變發(fā)現(xiàn)了幾個直接參與基因簇內(nèi)外側鏈降解的關鍵基因。Yao等[56]首次闡明了膽固醇氧化酶ChoMl和ChoM2在分枝桿菌ATCC 25795產(chǎn)生AD (D)過程中的代謝功能、分子機制及重要作用，并提高了關鍵酶ChoM2的表達，使AD產(chǎn)量增加51.2%。

然而迄今為止，甾體相關的研究基本上都是基于基因突變或敲除技術來定位甾醇側鏈降解過程中的部分關鍵基因和酶，對全部過程中涉及的11種功能酶還沒有全面的了解，目前甾醇的側鏈降解只能在微生物的全細胞內(nèi)進行，不能實現(xiàn)純酶催化。

3 生物轉化體系強化甾體生產(chǎn)效率

3.1 水相體系

甾體化合物在水中溶解度極低，極大地限制了底物傳質(zhì)進而影響底物與酶的接觸，細胞壁和細胞膜作為細胞質(zhì)的保護屏障，限制了底物進入胞漿的效率，也會降低生物轉化的產(chǎn)率[57-58]。萬古霉素、卵磷脂、氨基乙酸、魚精蛋白、乙胺丁醇、多粘菌素B九肽、聚乙烯亞胺及桿菌肽等都可導致相關菌株細胞壁的缺失[59-61]。

3.2 雙液相體系

雙液相體系是指水相(發(fā)酵液或緩沖液)和與水不溶的有機相(單一有機溶劑或混合有機溶劑)構成的體系。水相中含有活性的酶或細胞，有機相中含有甾體化合物。在生物轉化過程中，形成油包水和水包油兩種情況，底物在水相被酶或細胞催化，所得產(chǎn)物再返回到有機相。由于底物的溶解度在有機相中要遠遠高于水中，因此可以大大提高投料濃度。由于底物和產(chǎn)物都主要處于有機相中，因此大大降低了底物和產(chǎn)物對酶或細胞的抑制作用。同時，在雙液相生物轉化體系中，有機相主要作為底物的貯存器和產(chǎn)物的原位分離器，隨著生物轉化的進行，生成的產(chǎn)物不斷被轉移到有機相中，水相中的反應平衡向產(chǎn)物方向推動，整個反應的轉化率得到提高。選擇合適的有機相是雙液相系統(tǒng)技術的關鍵，一方面有機溶劑對生物催化酶或細胞毒性較小，另一方面有機相對底物和產(chǎn)物有較高的溶解度。柏挺[62]在小試發(fā)酵規(guī)模上，優(yōu)化大豆油/水雙液相系統(tǒng)中分枝桿菌降解植物甾醇為雄烯二酮(AD)的工藝。研究了大豆油在發(fā)酵液中的最佳比例，植物甾醇的投料量以及添加表面活性劑對提高植物甾醇轉化率的影響，得到最佳轉化工藝條件。楊旭錦等[63]提供一種雙液相發(fā)酵系統(tǒng)發(fā)酵分枝桿菌Mycobacteriumnsp.DE6823制備雄烯二酮的方法，在發(fā)酵轉化完成后，通過膜分離方法，得到含有雄烯二酮的溶液，經(jīng)濃縮、脫色、過濾、濃縮、重結晶和真空干燥等操作，可得到純度在99%以上的雄烯二酮。根據(jù)選用油相的不同，植物甾醇的轉化率為59%～85%。

3.3 雙水相體系

雙水相體系由兩種高聚溶液或者一種高聚物溶液和一種鹽溶液構成，并在特定的溶液濃度下形成兩種不相容相。微生物細胞被限定在其中一相中，而底物和產(chǎn)物被限定在另一相中。聚合物的存在大大提高了底物和產(chǎn)物在同一相中的溶解度。在反應過程中，底物相中的底物(甾體化合物)會不斷地進入微生物細胞所在的相中，經(jīng)過反應生成產(chǎn)物后再轉移回底物相中，這樣的雙水相體系將底物的濃度提高到接近最大反應濃度，又將產(chǎn)物的濃度降低到很低，減少對轉化反應的抑制作用。在雙水相體系中，成相介質(zhì)的選取是非常關鍵的，它直接決定了底物和產(chǎn)物在兩相介質(zhì)中的分配情況。王艷婷等[64]將分枝桿菌(Mycobacteriumsp.)降解植物甾醇制備雄甾-4-烯-3,17-二酮的研究引入雙水相體系中，研究表明，雙水相體系具有良好的生物相容性，可用于分枝桿菌對植物甾醇降解、萃取發(fā)酵生產(chǎn)雄甾-4-烯-3,17-二酮，可有效緩解轉化過程中的產(chǎn)物抑制作用，其工業(yè)應用前景良好。

3.4 離子液體體系

離子液體指完全由離子組成、在室溫或室溫附近溫度下成液體狀態(tài)的鹽類，也稱為室溫熔融鹽或室溫離子液體。組成離子液體的陽離子主要有烷基咪唑離子、烷基吡啶離子、季銨鹽離子等；陰離子主要包括氯化鹽類或[BF4]-、[PF6]-和[NTf2]-等。許青青等[65]篩選以離子液體[bmim]Cl為代表，構建了液-液兩相體系,結合高效液相色譜分析測定離子液體復合萃取劑對植物甾醇的分配系數(shù)和分離選擇性。用[bmim]Cl-乙腈/正己烷兩相體系萃取,隨離子液體濃度的增加，分配系數(shù)和萃取選擇性系數(shù)的增加十分顯著，當用20%[bmim]Cl-乙腈萃取時，豆甾醇的分配系數(shù)可達7.89，豆甾醇對β-谷甾醇的分離選擇性可達65.8，是純乙腈為萃取劑時的54倍以上。

在生物催化反應過程中，與傳統(tǒng)的有機溶劑相比，離子液體具有以下優(yōu)點：一是為催化體系提供了不同于傳統(tǒng)分子溶劑的反應環(huán)境，改善生物酶或細胞的活性、提高穩(wěn)定性，提高反應的選擇性和轉化率；二是離子液體種類繁多，可選擇余地大，酶或細胞溶于離子液體中，反應體系可以循環(huán)利用，充分表現(xiàn)了酶或細胞的均相催化效率高、多相催化易分離的優(yōu)點；三是離子液體難揮發(fā)，操作溫度范圍寬，并且離子液體與有機溶劑不互溶，使得產(chǎn)物易于分離提取。

3.5 超臨界流體體系

在超臨界流體體系中，物質(zhì)具備優(yōu)異的擴散性能和傳質(zhì)效果，酶催化反應發(fā)生在接近臨界區(qū)域內(nèi)，溫度和壓力的微小變化就可使溶劑的性質(zhì)發(fā)生獨特的變化，可提高酶催化反應的特異性，目前這一技術在醫(yī)藥工業(yè)中引起了越來越多的關注。Wang等[66]發(fā)現(xiàn)，超臨界流體在甾體藥物合成起始原料甾醇的萃取中表現(xiàn)優(yōu)異。趙亞平等[67]采用植物油加工副產(chǎn)品為原料，根據(jù)甾醇與其他組分在超臨界流體中溶解度的差異，進行純化精制高純度甾醇。萃取劑優(yōu)選CO2，并在萃取過程中加入增效劑醇或酮，得到的甾醇純度高，得率高，而且不引入有害物質(zhì)，無環(huán)保問題。

3.6 微乳化體系

微乳液是將兩種或以上互不相溶的液體經(jīng)混合乳化后，形成的一種熱力學穩(wěn)定、透明分散體系。在該體系中，生物細胞或酶以分子水平分散于油包水(W/O)狀的微乳液中，為酶催化提供大量的油/ 水界面。同時，對于難溶性的甾體化合物，由于其可溶于有機介質(zhì)，可有效克服傳質(zhì)阻力。微乳液體系可以提高底物的生物利用度，并且可以將細胞和底物分別保留在水相和油相中，從而將細胞毒性降到最低。Zhang等[68]制備了幾種不同親水親脂平衡的微乳液，并對其穩(wěn)定性和生物轉化效率進行了評價，研究表明微乳液體系中的轉化率是傳統(tǒng)的水相生物轉化系統(tǒng)的3.1倍。由于使用微乳液體系的底物細胞毒性較小，該研究實現(xiàn)了利用再生細胞的微乳液進行重復循環(huán)生物轉化，6個周期的總產(chǎn)量是傳統(tǒng)方法的4.3倍。這種高效的微乳液體系，具有更好的細胞可持續(xù)性和生物反應活性，可以擴展到其他不溶性和有毒底物的生物轉化。

4 結語與展望

隨著微生物技術的不斷發(fā)展和新型菌株的應用，甾體激素的生物轉化不應只強調(diào)提高某一步轉化效率和專一性，而且要更多地綜合應用多種生物技術(例如合成生物學)來提高甾體激素藥物生物合成的途徑和方法。目前越來越多的具有高轉化活性的菌株已經(jīng)可以通過分子生物學手段對菌株進行改造獲得，通過上述甾體藥物轉化現(xiàn)狀的概述，表明轉化的成功不僅需要優(yōu)良菌種，轉化體系也至關重要。而為了克服有機溶劑對于環(huán)境污染及毒性，不同新型“綠色溶劑”，如離子液體或低溶點共熔溶劑也逐漸應用于甾體藥物生物催化體系中，對相關轉化方法和轉化體系的深入研究，甾體生物轉化工業(yè)也必然產(chǎn)生新的飛躍。