現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥現(xiàn)代化中的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】 生物技術(shù)；,,中藥；,,現(xiàn)代化

　　摘要：目前，在我國中藥產(chǎn)業(yè)呈持續(xù)發(fā)展趨勢的同時，也存在著中藥材質(zhì)量不穩(wěn)定、品種混亂、無嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系等諸多問題，所以應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)完善其不足，勢在必行。自20世紀(jì)80年代PCR技術(shù)問世至今，現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)入了一個新時代，并且在中藥現(xiàn)代化研究中展示出良好的應(yīng)用前景。例如，用分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行中藥材的甄別和品種選育；利用遺傳轉(zhuǎn)化、組織和細(xì)胞培養(yǎng)手段進(jìn)行藥用植物的保護(hù)等。該文對現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥現(xiàn)代化的應(yīng)用進(jìn)行了全面、深入的論述。

　　關(guān)鍵詞：生物技術(shù)； 中藥； 現(xiàn)代化

　　The Application of Modern Biotechnologies in the Modernization of Chinese Traditional Medicine

　　　Abstract： Nowadays, the traditional Chinese medical industry of our country shows a tendency of developing continuously, but there are also a lot of problems，such as the unstable quality of Chinese medicinal materials, the disordered variety , absence of the strict quality standard system and so on. So it's essential to make use of the modern biotechnologies to improve its deficiency. Since PCR technology came out in the eighties of the last century, the modern biotechnologies have entered new period and shown a well application prospect in the modernized research of traditional Chinese medicine. For example, use the molecular marker technology on discriminating Chinese medicinal materials and selective breeding, utilize genetic transformation, tissue and cell c*tion technologes to protect the medical plants, etc. This text gives a comprehensive and in-depth review on the application of modern biotechnologies in traditional Chinese medicine.

　　Key words：Biotechnology; Traditional Chinese medicine; Modernization 　　中藥是祖國醫(yī)學(xué)防病治病的物質(zhì)基礎(chǔ)，是我國傳統(tǒng)藥學(xué)寶庫，包含中藥材、藥材飲片及中成藥。中藥在醫(yī)療保健中發(fā)揮著越來越大的作用，對進(jìn)入高齡化社會的21世紀(jì)來說，中藥制劑作用緩和、對慢性疾病療效顯著，適于老年患者,具有廣闊的發(fā)展空間［1］。但在現(xiàn)代主流醫(yī)學(xué)中，中醫(yī)藥僅扮演配角，競爭力明顯低于國外同行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，日本一家中藥企業(yè)用中國的“*”配方和地道中藥材制成“救心丹”后返銷我國，2003年在我國的銷售額達(dá)1億美元。韓國僅“高麗參”一項出口就相當(dāng)于我國全部中藥材出口額的50%，價格比我國人參高出10倍左右。市場上中成藥的銷售額每年約160億美元，日本占80%，韓國占10%，而我國只占5%左右。專家認(rèn)為，“洋中藥”療效穩(wěn)定，質(zhì)量可控，特別是在有效成分提純方面科研創(chuàng)新和技術(shù)水平高。而我國中藥還未擺脫傳統(tǒng)用藥方式，即使是制成的丹、丸、散、片，也有著標(biāo)準(zhǔn)不一、質(zhì)量不穩(wěn)的問題。絕大多數(shù)中成藥在安全性及有效性方面沒有完整的科學(xué)數(shù)據(jù)，從原材料到產(chǎn)品生產(chǎn)缺少可控的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，中藥產(chǎn)品與藥品標(biāo)準(zhǔn)和要求并不接軌。我國中藥資源豐富，歷史悠久，但這一優(yōu)勢在競爭激烈的醫(yī)藥市場上卻沒有得到充分體現(xiàn)，在出口及基礎(chǔ)研究領(lǐng)域落后于日本、韓國、中國臺灣等國家和地區(qū)。中藥材原料生產(chǎn)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，是我國中藥現(xiàn)代化的zui大“瓶頸”。要改變這種局面，爭得世界傳統(tǒng)藥物市場的一席之地，針對控制標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)，生產(chǎn)管理不夠規(guī)范，藥物作用機(jī)理和毒理作用不明確以及新藥有效成分的篩選缺乏科學(xué)性這些弊端，唯有利用現(xiàn)代生物技術(shù)改造中藥，加快中藥現(xiàn)代化進(jìn)程。

　　1 中藥現(xiàn)代化

　　中藥現(xiàn)代化是以中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)，用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，研究中藥的科屬種源、成分分析、炮制研究、組方原理、制劑開發(fā)、制劑標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制等一系列工作?，F(xiàn)代化中藥產(chǎn)品的特點(diǎn)為三效：、*、長效；三小：劑量小、毒性小、副作用小；三便：便于儲藏、便于攜帶、便于服用［2］。

　　2 中藥現(xiàn)代化中的一些生物技術(shù)

　　2.1 色譜技術(shù)提取分離中藥有效成分難是導(dǎo)致中成藥療效差、質(zhì)量不可控的主要原因，應(yīng)用色譜技術(shù)可改善這一關(guān)鍵技術(shù)難題。色譜主要是利用物質(zhì)在流動相與固定相中的分配系數(shù)差異而分離樣品。樣品中的各組分在兩相相對運(yùn)動時被多次分配，分配系數(shù)大的組分遷移速度慢；反之則速度快，因此被分離。20世紀(jì)70年代液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）崛起，彌補(bǔ)了氣相色譜法（Gas Chromatography, GC）不能直接用于分析、難揮發(fā)、不穩(wěn)定及高分子樣品的弱點(diǎn)，擴(kuò)大了色譜法的應(yīng)用范圍［3］。20世紀(jì)80年代末毛細(xì)管電泳法（Capillary Electrophoresis, CE）快速發(fā)展，分離效果（柱效可達(dá)到107）遠(yuǎn)大于經(jīng)典的色譜法。CE易于選擇各種分離性的添加劑，能較好地彌補(bǔ)HPLC效率低、擴(kuò)散系數(shù)小等不足［4］。Zauggs等［5］用β-環(huán)糊精為手性添加劑，以十二烷基硫酸鈉為表面活性劑的方法分離奎寧、奎尼丁等化合物，鑒別出奎寧、奎尼丁。SFE-HPLC（超臨界流體萃取-液相色譜）聯(lián)用體系，用于自動化萃取芳香族化合物，選擇性強(qiáng)、靈敏度高。Beike等［6］用LC-MS法定量測定了人血、胃內(nèi)容物和組織中的紫杉堿和異紫杉堿。Setzer等［7］采用LC-NMR和LC-MS相結(jié)合的方法，對佛手柑類植物（Stauranthus perforatus）的樹皮二氯甲烷提取物中有細(xì)胞毒作用的成分進(jìn)行了分析，鑒定出6種呋喃香豆素類化合物和9種喹啉生物堿（其中7種為新化合物）。

　　2.2 DNA遺傳標(biāo)記、電泳技術(shù)DNA作為生物群體細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)，具有遺傳穩(wěn)定性，代表了該種群的基本遺傳特征，對其標(biāo)記，制定出其的標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋圖譜，為鑒別不同類別中藥提供了方便快捷的方法。主要有擴(kuò)增片段長度多態(tài)性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP），限制性片段長度多態(tài)性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP） ，隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性（Random Amplified Polymorphism DNA，RAPD） ，微衛(wèi)星DNA，任意引物PCR等。RAPD簡便、快速，應(yīng)用zui廣，已鑒定了木藍(lán)屬8種生藥、鐵線蓮屬7種生藥和西紅花［8］等。用RFLP技術(shù)鑒定了羽扇豆屬藥用植物的親緣關(guān)系與所含生物堿類成分的相關(guān)性。PCR直接測序技術(shù)用于鑒定人參、雞內(nèi)金、鹿鞭等。毛細(xì)管電泳法（High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE）是近幾十年飛速發(fā)展起來的新的分析技術(shù)，它根據(jù)離子在緩沖液中遷移的速度與電場呈正比原理,將凝膠電泳解析度和快速液相色譜技術(shù)溶為一體，展示出*的分離能力與極大的應(yīng)用前景。如用于測定*血漿濃度［9］,測定中藥、中成藥的有效成分含量［10］。

　　2.3 分子免疫技術(shù)疾病發(fā)生時異?；蚬δ艿膶崿F(xiàn)zui終還依賴于蛋白質(zhì)表達(dá),中醫(yī)藥預(yù)防和治療疾病的療效zui終也往往落實到蛋白質(zhì),通過對有關(guān)蛋白質(zhì)的調(diào)控而發(fā)揮作用［11~12］，因此,觀察蛋白質(zhì)水平的變化是中醫(yī)藥作用機(jī)制研究的重要環(huán)節(jié)。分子免疫技術(shù)檢測的原理是應(yīng)用已知特定的抗體（抗原）對標(biāo)本中相應(yīng)的抗原（抗體）蛋白進(jìn)行定性或定量的檢測。應(yīng)用于中藥材，鑒別其真?zhèn)?，特異性?qiáng)。目前主要包括免疫印跡法、放射免疫檢測、熒光免疫檢測、免疫酶技術(shù)、免疫-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)等［13］。

　　2.4 轉(zhuǎn)基因技術(shù)國外獲得成功的轉(zhuǎn)基因藥用植物有8種，其中轉(zhuǎn)基因煙草可以生產(chǎn)人用溶酶體酶及多種人與動物疾病抗體，轉(zhuǎn)基因玉米生產(chǎn)重組霍亂疫苗、單克隆抗體等。藥用植物基因工程起步較晚，但也有一些可喜成果，方法主要有農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移、種質(zhì)系統(tǒng)的基因轉(zhuǎn)移和外源基因直接導(dǎo)入法。以Arntzen研究小組為代表的多個研究組相繼在煙草、馬鈴薯、苜蓿等植物中成功表達(dá)了乙肝病毒表面抗原、大腸桿菌毒素B亞基、霍亂毒素B亞基、諾瓦克病毒衣殼蛋白等［14］。戴均貴等［15］用長春花懸浮培養(yǎng)細(xì)胞實現(xiàn)了對*的生物轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)基因技術(shù)廣泛地用于優(yōu)化種質(zhì)，保護(hù)和繁殖瀕危動、植物品種，保證中藥資源的可持續(xù)發(fā)展。提高表達(dá)效率，大規(guī)模生產(chǎn)仍是目前研究的難點(diǎn)。

　　2.5 基因芯片技術(shù)基因芯片技術(shù)可顯示出中藥作用的所有靶基因。藥物處理后基因表達(dá)的改變對研究藥物作用機(jī)制有一定的提示作用。此技術(shù)可以分析單味中藥或中藥復(fù)方用藥前后機(jī)體的不同組織、器官基因表達(dá)的差異，從而發(fā)現(xiàn)一組病癥相關(guān)基因和藥物效應(yīng)基因，作為藥物篩選靶標(biāo)，優(yōu)化靶點(diǎn)，開發(fā)新藥。同時可對中藥中的各種成分進(jìn)行平行篩選，比較各種成分作用后機(jī)體基因表達(dá)的差異，結(jié)合體內(nèi)組織學(xué)和生物化學(xué)的改變，探索中藥的有效成分及存在狀況，尋找有效部位和制備單體?，F(xiàn)在北京、上海的兩個*藥物篩選中心均已采用此技術(shù)對中藥提取物和天然化學(xué)成分進(jìn)行篩選，浙江江南生物科技有限公司已經(jīng)研制出中藥鑒定和篩選的基因芯片。王軍等［16］用此探討局灶硬化性腎小球腎炎模型小鼠的細(xì)胞因子表達(dá)譜，以及復(fù)方積雪草對其細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)的表達(dá)調(diào)控作用。余榕捷等［17］利用基因芯片研究六味*對老年大鼠基因表達(dá)的影響。吳偉康等［18］應(yīng)用基因表達(dá)譜芯片觀察小鼠心肌缺血后基因表達(dá)的變化以及*對其的影響。Wachs等［19］發(fā)明了一種微型化的離子噴霧裝置，適合于與基于芯片的分離裝置、多孔或帶有待測樣品殘渣的表面聯(lián)用，幫助人們對芯片分離所得樣品或多孔板中樣品進(jìn)行質(zhì)譜檢測。

　　2.6 植物細(xì)胞工程實施藥用植物的細(xì)胞工程，可以利用生物反應(yīng)器對植物細(xì)胞組織大規(guī)模培養(yǎng)，通過一系列的單元操作和有效的細(xì)胞程序調(diào)控，提高中藥有效成分含量，通過對有效成分含量的標(biāo)準(zhǔn)化，可提供與天然中藥材具有相同藥理作用的中藥原料產(chǎn)品。其次，還可運(yùn)用植物細(xì)胞工程技術(shù)分離和提取中藥有效成分，解決原料（栽培）質(zhì)控、安全性和有效性等問題，使中藥產(chǎn)品的技術(shù)含量高，質(zhì)量可控， 療效確切， 易于制備各種現(xiàn)代制劑。植物細(xì)胞工程有助于實現(xiàn)中藥生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)瀕危中藥材和具有較高臨床價值的現(xiàn)代中藥產(chǎn)品的二次開發(fā)。目前，已從400多種藥用植物中建立了組織和細(xì)胞培養(yǎng)物，分離出600多種代謝產(chǎn)物。我國許多藥用植物如人參、丹參、甘草、黃連等的細(xì)胞培養(yǎng)都獲得了成功，人參、新疆紫草細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)接近*水平，已經(jīng)工業(yè)化和商品化。姜海英［20］報道，人參通過組培生長25 d后，人參皂苷含量高達(dá)3.5％～6.0％ ，藥效相當(dāng)于6齡參。中科院生化過程工程研究所成功培養(yǎng)了*、紫草寧、麻黃堿、雪蓮、藏紅花等10余種藥用植物及代謝產(chǎn)物，還在微型薯、青蒿發(fā)根轉(zhuǎn)化苗反應(yīng)器培養(yǎng)方面獲得了成功［21］。美國Phyto公司已達(dá)到75 000 L*的生產(chǎn)規(guī)模。此外，毛狀根和不定根組織培養(yǎng)也很成功，培養(yǎng)的黃芪毛狀根的效價與藥用黃芪類似，丹參毛狀根的培養(yǎng)物含有7種丹參堿。并能分泌到培養(yǎng)基中。希臘毛地黃細(xì)胞在褐藻酸鹽的固定化下培養(yǎng)，可將有毒物質(zhì)毛地黃苷轉(zhuǎn)化為地高辛，利用紫草細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)紫草寧等［22］。依據(jù)野生新疆雪蓮的抗炎、抗輻射等作用，有人［23］進(jìn)行了細(xì)胞培養(yǎng)物與天然新疆雪蓮抗炎、鎮(zhèn)痛和抗輻射的藥理實驗，表明新疆雪蓮細(xì)胞培養(yǎng)物可以成為野生新疆雪蓮的替代品，具有深入開發(fā)應(yīng)用的價值。

　　2.7 發(fā)酵工程中藥發(fā)酵研究始于20世紀(jì)80年代，人工條件下利用細(xì)胞的快速增殖與次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，為人工資源的生產(chǎn)提供技術(shù)平臺。水蛭素不與血小板反應(yīng),在治療血小板減少癥（HIT）方面具有其它抗凝藥物*的效果。在5L發(fā)酵罐中重組畢赤酵母能夠高密度發(fā)酵產(chǎn)生水蛭素,zui高總產(chǎn)量1.8 g/L, 為大規(guī)模工業(yè)化鋪平了道路［24］。周曉燕等［25］用經(jīng)選育的豬芩PU-99菌作生產(chǎn)菌株，在1t罐中生產(chǎn)，菌絲體干重2.3％，含粗多糖31％。利用微生物生長代謝來炮制中藥，比一般的物理或化學(xué)炮制手段*，可較大幅度地改變藥性，提高療效，降低毒副作用，為中藥活性成分結(jié)構(gòu)修飾提供新途徑，產(chǎn)生新藥效，擴(kuò)大適應(yīng)癥，保護(hù)中藥活性成分免遭破壞，節(jié)省藥源。

　　3 總結(jié)

　　中藥現(xiàn)代化關(guān)鍵在“標(biāo)準(zhǔn)”，中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及藥材的種質(zhì)基因、生態(tài)環(huán)境、栽培馴化技術(shù)及采收、加工、貯運(yùn)、制劑工藝等復(fù)雜因素。因此，我們要用各種現(xiàn)代分析技術(shù)，建立既達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，又符合中藥實際狀況，有中藥自身特色的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評價體系，使之科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，確保臨床用藥的安全性、有效性，促進(jìn)現(xiàn)代中藥制藥工業(yè)的發(fā)展。當(dāng)然，我們不能盲目崇尚化學(xué)藥品的標(biāo)準(zhǔn)要求，而是應(yīng)結(jié)合西藥的*挖掘、加強(qiáng)中藥復(fù)方的穩(wěn)定性、可控性。目前，我國正全面實施中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GAP）、藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）、藥物非臨床研究質(zhì)量管理規(guī)范（GLP）、藥物臨床試驗質(zhì)量管理規(guī)范（GCP）和藥品經(jīng)營質(zhì)量管理規(guī)范（GSP），以規(guī)范中藥研究、開發(fā)、生產(chǎn)和流通各個過程，提高其行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化水平。上述技術(shù)都是從分子水平闡述中藥及其復(fù)方的作用機(jī)理，保護(hù)中藥的種質(zhì)資源與基因資源，研發(fā)中藥新藥以及中藥材的現(xiàn)代鑒定等?？梢愿鶕?jù)不同品種的生產(chǎn)要求，自動化控制和在線監(jiān)測，利用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)、膜技術(shù)、大孔樹脂吸附、納米科技等*實現(xiàn)藥品質(zhì)量的穩(wěn)定和可控。另外，還可應(yīng)用蛋白質(zhì)重組等高通量技術(shù)研究其作用的分子機(jī)制，從蛋白質(zhì)圖譜的變化中尋找中藥靶點(diǎn)和途徑，以利于新藥研發(fā)和中藥的二次開發(fā)。生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)代化是中藥現(xiàn)代化的重要方面，應(yīng)結(jié)合GMP認(rèn)證工作，加強(qiáng)企業(yè)技術(shù)改造，使中藥生產(chǎn)從傳統(tǒng)方式向現(xiàn)代化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。隨著中醫(yī)藥在防治“非典”中發(fā)揮的*作用，“回歸自然”熱潮興起，但我國中藥卻因為缺乏科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)而難以進(jìn)軍市場。中藥不僅面臨國內(nèi)外市場的激烈競爭，還將遭到資源流失和知識產(chǎn)權(quán)丟失的威脅。所以我們必須全面提高中藥的技術(shù)含量，研發(fā)出高質(zhì)量的中藥新藥。一般采用兩種思路，一是從中藥材中提取有效成分的單體成分，將這些單體成分以一定的配伍方式制成制劑；二是從中藥材中全面提取所有成分，去除非藥效的物質(zhì)（蛋白質(zhì)、鞣酸、樹脂等大分子及重金屬、砷、草酸等小分子），利用中藥經(jīng)驗原方配伍原則，發(fā)揮植物自身優(yōu)勢。這兩種思路目前都在進(jìn)行?？傊M(jìn)行中藥現(xiàn)代化，關(guān)鍵是將傳統(tǒng)優(yōu)勢與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論和*結(jié)合，提高傳統(tǒng)中成藥各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的科技成分，應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)，在中藥的作用機(jī)理、新技術(shù)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面深入研究。