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

1、理學(xué)院制藥1103班 鄧慧興現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥現(xiàn)代化中的應(yīng)用摘要：建國以來，中藥制藥工業(yè)得到迅速發(fā)展，但由于傳統(tǒng)制藥工藝簡單、設(shè)備落后等因素影響，我國中藥藥品的質(zhì)量難以得到保證。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)深入中藥研究和開發(fā)的各個領(lǐng)域，在高質(zhì)量中藥天然藥物原料的研究生產(chǎn)及中藥材資源可持續(xù)利用中發(fā)揮著極大的作用。加大現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥現(xiàn)代化中的應(yīng)用，對中藥的質(zhì)量化和國際化起著推動性的作用。本文主要研究現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥天然藥物原料的研究生產(chǎn)（栽培）及中藥材可持續(xù)利用；細(xì)胞工程技術(shù)在人工資源的開發(fā)；酶工程在中藥活性成分生產(chǎn)；中藥品質(zhì)量檢測以及中藥和天然藥物新藥研究與開發(fā)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：  現(xiàn)代

2、生物技術(shù)；中藥現(xiàn)代化；應(yīng)用；前沿：中醫(yī)藥學(xué)是我國在自然科學(xué)領(lǐng)域最有特色的學(xué)科之一，中藥現(xiàn)代化就是將傳統(tǒng)中醫(yī)藥的優(yōu)勢和特色與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，把中藥推向國際化。然而，中藥材的成分多且復(fù)雜，中國現(xiàn)在的中藥制藥技術(shù)還比較落后，原料藥的質(zhì)量不統(tǒng)一，無法精確地分離出中藥材中的各種化學(xué)成分，從而導(dǎo)致副產(chǎn)物多，中藥的質(zhì)量不高，藥品中各成分的含量不精確，使中藥得不到國際上的認(rèn)可，難以實現(xiàn)國際化。生物技術(shù)作為一種綜合了生命科學(xué)與多種現(xiàn)代科學(xué)理論與研究手段的高技術(shù)，在21世紀(jì)將對生命科學(xué)的各個領(lǐng)域產(chǎn)生十分深遠(yuǎn)的影響。將現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用于中藥制藥，尤其是天然原料藥的生產(chǎn)、原料藥的檢測、活性成分的提取和分離、純化，

3、將會使中藥品的質(zhì)量得到很大的提高對中藥現(xiàn)代化有很大作用。1、生物技術(shù)在高質(zhì)量中藥天然藥物原料的研究生產(chǎn)及中藥材資源可持續(xù)利用中的應(yīng)用  生產(chǎn)具有國際競爭力的現(xiàn)代中藥，其前提是有高質(zhì)量的中藥原料，原料藥的質(zhì)量直接決定了成品的質(zhì)量。因此，現(xiàn)代中藥必須嚴(yán)格保證所用的藥材原料無污染，農(nóng)藥殘留和重金屬含量在十分安全的范圍內(nèi)，藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的含量穩(wěn)定、可靠并有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。我國中藥資源達(dá)1.2萬余種，但這些中藥材中部分涉及到珍稀瀕危物種，因此對珍稀瀕危中藥材的挽救、保護(hù)與合理利用迫在眉睫。遷移珍稀瀕危動、植物至飼養(yǎng)地和植物園是保存物種的重要方法，建立相應(yīng)的基因庫用于保存動植物的基因，考

4、察物種的變異具有重要意義。  就中藥材栽培而言，GAP的實施已成為業(yè)內(nèi)共識?；蚣夹g(shù)在這方面正在逐漸發(fā)揮重要作用，如中藥材優(yōu)良品種選育、道地性藥材遺傳特征分析、抗性基因的轉(zhuǎn)基因藥用植物等。  應(yīng)用RAPD技術(shù)對南北蒼術(shù)間的差異進(jìn)行了分析，認(rèn)為蒼術(shù)的道地性是在遺傳和生態(tài)兩因素長期復(fù)雜作用下形成的遺傳和化學(xué)成分有穩(wěn)定差異的居群；李萍等將5srRNA基因間區(qū)序列的變異用于對金銀花藥材道地性的分析。有報道稱，用轉(zhuǎn)基因植物可生產(chǎn)外源基因編碼的產(chǎn)物（如a栝蔞素、干擾素等），隨著表達(dá)效率的提高和受體植物范圍的不斷擴(kuò)大，將有可能在傳統(tǒng)中藥材中加入有用的新遺傳特性，增加植物的抗病能

5、力，提高中藥材的質(zhì)量和有效成分的穩(wěn)定性等，這將為中藥材的綠色栽培奠定良好的基礎(chǔ)。2、 細(xì)胞工程技術(shù)為中藥人工資源的開發(fā)提供了有效途徑  作為中藥和天然藥物發(fā)揮藥效活性的物質(zhì)基礎(chǔ)，天然活性成分往往含量很低，而天然野生資源隨著藥物的開發(fā)利用儲存量不斷下降，其原料來源能否滿足批量化生產(chǎn)的需求，是所有天然創(chuàng)新藥物開發(fā)所面臨的重大難題，也是高水平中藥能否廣泛應(yīng)用并走向世界的瓶頸。因此，針對特定有效成分或組分生產(chǎn)的中藥人工資源開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)引起了研究者的極大關(guān)注。為合理利用其資源，可利用生物技術(shù)的方法和手段進(jìn)行一些珍稀瀕危品種的快速、定向繁殖，研究其在自然或人工控制條件下個體更新的速率及

6、規(guī)律等，如石斛試管苗的快速繁殖而且通過細(xì)胞工程技術(shù)人工培育的中藥材有一定的針對性，能有目的地提高藥材的主要有效成分含量，提高原料藥材的質(zhì)量。  發(fā)酵工程利用生物細(xì)胞在人工條件下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)提供了技術(shù)平臺。目前，以冬蟲夏草菌發(fā)酵生產(chǎn)的菌絲體及產(chǎn)物已形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，并有相應(yīng)的下游產(chǎn)品暢銷。  以微生物、植物、動物細(xì)胞為反應(yīng)器，進(jìn)行天然活性物質(zhì)的生產(chǎn)和加工，也已引起研究者的極大興趣，以此推動的天然產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化和生物合成研究與開發(fā)，在國內(nèi)中藥研究和開發(fā)中的作用正為更多的研究和生產(chǎn)部門所重視。許建峰等利用高山紅景天培養(yǎng)細(xì)胞生物

7、轉(zhuǎn)化外源酪醇生產(chǎn)紅景天苷。紫杉醇作為一種作用機(jī)理獨特的天然抗癌藥物，自發(fā)現(xiàn)以來受到了人們的廣泛重視，但其在植物紅豆杉中的含量極低，而紅豆杉生長緩慢且已被大量砍伐，資源匱乏，因此嚴(yán)重限制了紫杉醇的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。為此，近年來各國科學(xué)家在尋找及擴(kuò)大紫杉醇的藥源途徑上進(jìn)行了大量的工作。甘煩遠(yuǎn)等對紫杉醇的研究進(jìn)行了綜述，通過兩篇綜述所反映出的研究內(nèi)容可以看出為解決紫杉醇的資源問題。全世界的科學(xué)家分別從篩選高產(chǎn)紅豆杉栽培品種、微生物生物合成、化學(xué)合成、生物合成途徑探索、生物合成關(guān)鍵酶的發(fā)現(xiàn)及其基因表達(dá)等多途徑進(jìn)行資源研究，而這些研究中生物合成與生物轉(zhuǎn)化技術(shù)起著極為重要的作用。3、酶工程是中藥活性成分生產(chǎn)

8、追求的最佳技術(shù)手段之一  就療效確切的單一天然活性成分而言，能夠通過工業(yè)化生產(chǎn)獲得天然結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單一產(chǎn)物是人們追求的目標(biāo)，但天然化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常有多個不對稱碳原子，合成難度較大或合成條件苛刻；而酶工程為這類成分的獲得提供了新的途徑。如金東史等利用酶轉(zhuǎn)化方法將人參中的主要皂苷成分轉(zhuǎn)化成含量只有十萬分之幾的人參皂苷Rh2，并達(dá)到了月產(chǎn)30kg的生產(chǎn)規(guī)模，使中藥活性成分的生產(chǎn)量大大提高。4、生物技術(shù)為提高中藥品質(zhì)評價水平提供了新的實驗方法  中藥材是中藥研究開發(fā)的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)無法控制，以后的研究和開發(fā)均屬無本之木，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定也就失去了意義。中藥

9、材的質(zhì)量控制主要應(yīng)包括兩個方面的內(nèi)容，一是品種的控制，主要是解決真?zhèn)蔚膯栴}。其二中藥材的有效物質(zhì)是次生代謝產(chǎn)物，其積累主要與其合成關(guān)鍵酶的表達(dá)及表達(dá)量等有關(guān)。因此建立合理中藥材的生產(chǎn)和質(zhì)量評價體系將對中藥現(xiàn)代化尤為重要。  基因分子標(biāo)記技術(shù)在中藥品質(zhì)評價中的應(yīng)用，使中藥材鑒定的方法從傳統(tǒng)的形態(tài)表征分析推進(jìn)到對生物遺傳物質(zhì)的分析。在中藥的分子鑒別研究中目前主要有以下一些方面：（1）基于PCR方法的DNA分子標(biāo)記技術(shù)，如RAPD、AFLP等；（2）基于分子雜交的DNA分子標(biāo)記技術(shù)，如RFLP；（3）基于DNA序列分析的分子標(biāo)記技術(shù)，如DNA直接測序法、PCRRFLP法。利用這些基因鑒別方

10、法對了解和分析藥用動（植）物的遺傳特性、基因與藥材產(chǎn)地、化合物積累的相關(guān)性等均具有重要意義。5、生物技術(shù)為中藥和天然藥物新藥研究與開發(fā)提供了新的工具和途徑  中藥新藥的研發(fā)是中藥現(xiàn)代化和國際化的關(guān)鍵，要研制符合國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的現(xiàn)代中藥，應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)勢在必行。5.1生物芯片為中藥新藥分子水平的機(jī)理研究提供依據(jù)：中藥鑒定基因芯片，可以對中藥材的產(chǎn)地、質(zhì)量進(jìn)行鑒定；可以搞清楚中藥作用的分子機(jī)理，篩選出中藥有效成分。5.2生物轉(zhuǎn)化及生物組合化學(xué)為以天然活性成分為先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)新藥提供了新的思路與方法：生物轉(zhuǎn)化技術(shù)可以彌補(bǔ)化學(xué)合成的不足，1997年Khmelnitsky利用鹽

11、活化生物催化劑脂酶，成功地在有機(jī)相中進(jìn)行了紫杉醇系列衍生物的生物合成。由此可見，生物轉(zhuǎn)化技術(shù)在以天然活性成分為基礎(chǔ)的創(chuàng)新藥物研究與開發(fā)中具有重要的意義。5.3生物技術(shù)為天然微量活性成分的生產(chǎn)提供了新的技術(shù)平臺：中藥中微量高效成分的研制開發(fā)一直是困擾醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)界的核心問題，利用定向生物轉(zhuǎn)化技術(shù)可將天然藥物中的高含量成分轉(zhuǎn)化成微量高活性成分，因此大大提高微量成分的含量，使其達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的要求。如研究發(fā)現(xiàn)多種微生物能定向地將含量較高的喜樹堿轉(zhuǎn)化為10羥基喜樹堿。丁家宜等利用人參毛狀根成功地實現(xiàn)了對羥基苯醌生物合成天然熊果苷。5.4物技術(shù)實現(xiàn)天然結(jié)構(gòu)復(fù)雜活性化合物的結(jié)構(gòu)修飾：天然活性成分的研發(fā)中還有一個難

12、以解決的問題，即天然活性成分常常體內(nèi)外藥效學(xué)活性差異較大，其中一個重要因素是其在體內(nèi)吸收不好，導(dǎo)致生物利用度太低。利用生物技術(shù)實現(xiàn)天然結(jié)構(gòu)復(fù)雜活性化合物的結(jié)構(gòu)修飾，對提高這類成分的生物利用度，進(jìn)而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)開發(fā)具有重要意義。  綜上所述，生物技術(shù)已經(jīng)深入中藥研究和開發(fā)的各個領(lǐng)域，雖然大多數(shù)研究尚處于起步階段，但其影響正在不斷擴(kuò)大，所顯示出的潛在社會價值和經(jīng)濟(jì)效益也日益得到重視，生物技術(shù)將深入到中藥新藥研制的各個環(huán)節(jié)。正確利用現(xiàn)代生物技術(shù)合理地解決中醫(yī)藥現(xiàn)代科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)開發(fā)中的重要問題，必將有力地推動我國的中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國際化進(jìn)程?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1郭蘭萍，黃璐琦，王敏等.南北蒼

13、術(shù)的RAPD分析及其劃分的初步探討J.中國中藥雜志，2001，32（9），（）：.2李萍，蔡朝輝，邢俊波.srRNA基因間區(qū)序列第變異用于對金銀花藥材道地性研究初探J.中草藥，2001，32（9）：834837.3Kuehne,A.R.,Sugii,N.Transformation of dendrobium orchidusing particle bombardment of protocormsJ.Plant Cell Reports,1992，11（8）：484488.4許建峰，蘇志國，馮樸蓀.利用高山紅景天培養(yǎng)細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化外源酪醇生產(chǎn)紅景天苷的研究J.植物學(xué)報，1998，40（12）：11291135.5金東史，崔允植，魚紅閃，等.酶法制備人參皂甙h2的研究J.大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2001，