中藥制藥生物技術(shù)分析

吳鳳靜

【摘 要】文章分析了生物技術(shù)在現(xiàn)代中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】生物；技術(shù)

中醫(yī)藥學(xué)是我國(guó)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(shì)和特色與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，把中藥推向國(guó)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)，在現(xiàn)代中藥生產(chǎn)中有產(chǎn)廣泛的應(yīng)用。

1.中藥材資源可持續(xù)利用技術(shù)

生產(chǎn)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的現(xiàn)代中藥，其前提是有高質(zhì)量的中藥原料?，F(xiàn)代中藥必須嚴(yán)格保證所用的藥材原料無(wú)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(guó)中藥資源達(dá)1.2萬(wàn)余種，這些中藥材中部分涉及到珍稀瀕危物種，因此對(duì)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(dòng)、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(kù)用于保存動(dòng)植物的基因，考察物種的變異具有重要意義。

就中藥材栽培而言，GAP的實(shí)施已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。基因技術(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(duì)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(zhǎng)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5sRNA基因間區(qū)序列的變異用于對(duì)金銀花藥材道地性的分析。有報(bào)道用轉(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，增加植物的抗病能力等，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)

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(kāi)發(fā)利用儲(chǔ)存量不斷下降，其原料來(lái)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(kāi)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(duì)特定有效成分或組分生產(chǎn)的中藥人工資源開(kāi)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繁殖，研究其在自然或人工控制條件下個(gè)體更新的速率及規(guī)律等，如石斛試管苗的快速繁殖。

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(tái)。目前，以冬蟲(chóng)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(dòng)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(dòng)的天然產(chǎn)物的生物轉(zhuǎn)化和生物合成研究與開(kāi)發(fā)，在國(guó)內(nèi)中藥研究和開(kāi)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(dú)特的天然抗癌藥物，自發(fā)現(xiàn)以來(lái)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(zhǎng)緩慢，資源匱乏，因此嚴(yán)重限制了紫杉醇的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用。為此，近年來(lái)各國(guó)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(duì)紫杉醇的研究進(jìn)行了綜述，通過(guò)兩篇綜述所反映出的研究?jī)?nèi)容可以看出為解決紫杉醇的資源問(wèn)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

就療效確切的單一天然活性成分而言，能夠通過(guò)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(gè)不對(duì)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(wàn)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。

4.生物技術(shù)在中藥品質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

中藥材是中藥研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法控制，以后的研究和開(kāi)發(fā)均屬無(wú)本之木，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定也就失去了意義。中藥材的質(zhì)量控制主要應(yīng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是品種的控制，主要是解決真?zhèn)蔚膯?wèn)題。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(píng)價(jià)體系將對(duì)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(píng)價(jià)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(duì)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(cè)序法、PCRFLP法。利用這些基因鑒別方法對(duì)了解和分析藥用動(dòng)（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)為中藥新藥研究中的應(yīng)用

中藥新藥的研發(fā)是中藥現(xiàn)代化和國(guó)際化的關(guān)鍵，要研制符合國(guó)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(shì)在必行。

（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(duì)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。

（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(jiàn)，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(kāi)發(fā)中具有重要的意義。

（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(tái)：中藥中微量高效成分的研制開(kāi)發(fā)一直是困擾醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)界的核心問(wèn)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(shù)堿轉(zhuǎn)化為10羥基喜樹(shù)堿。丁家宜等利用人參毛狀根成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)羥基苯醌生物合成天然熊果苷。

（4）物技術(shù)實(shí)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(gè)難以解決的問(wèn)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(gè)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(shí)現(xiàn)天然結(jié)構(gòu)復(fù)雜活性化合物的結(jié)構(gòu)修飾，對(duì)提高這類成分的生物利用度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)開(kāi)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(kāi)發(fā)的各個(gè)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(huì)價(jià)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(gè)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(kāi)發(fā)中的重要問(wèn)題，必將有力地推動(dòng)我國(guó)的中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國(guó)際化進(jìn)程，為加入WTO后的中國(guó)民族產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)注入活力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]諸葛怡，來(lái)奕剛.現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥現(xiàn)代化中的應(yīng)用進(jìn)展，論文網(wǎng)，2008，10.

[2]郭蘭萍，黃璐琦，王敏等.南北蒼術(shù)的RAPD分析及其劃分的初步探討[J].中國(guó)中藥雜志，2001，32（9）.