基因藥學實驗技術在藥劑學教學中的滲透與探索*

崔純瑩　蔣雪云　李 珊　趙 明

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基因藥學實驗技術在藥劑學教學中的滲透與探索*

崔純瑩①蔣雪云①李 珊①趙 明①

[摘要]目的：通過掌握藥劑學發展的新進展，探討基因藥學實驗技術在藥劑教學的新思路。方法：以基因治療為思路強化藥劑學載體的設計方法，通過基因遞送載體研究強化基因載體評價手段，引入基因藥學實驗技術。結果：熟悉siRNA加載與測定技術并依此進行新藥設計，成為藥學、化學、生物學和醫學相關專業的學生、教師及研究人員必備的知識和技能，明確使學生掌握該知識和技能是生物學時代教學內容改革的重要任務，能夠適應生物學時代藥學教育教學內容的改革需求。結論：現代藥劑學已進入新的發展時期，探討基因藥學在藥劑學教學中的作用和應用，使新型現代藥劑學的教學具有更廣闊的教學內涵和外延。

[關鍵詞]藥劑學；基因藥學；基因載體；實驗技術

①首都醫科大學化學生物學與藥學院 北京 100069

崔純瑩,女,(1977-),博士，副教授。首都醫科大學化學生物學與藥學院，從事藥劑學研究工作。

[First-author’s address]School of Chemical Biology and Pharmaceutical Sciences,Capital Medical University,Beijing 100069.

20世紀90年代以來，我國的藥學教育取得了快速的發展，并與生物學、材料學、數學及化學等多學科進一步融合，發展出廣闊的藥學的外延領域。藥劑學是研究藥用劑型的基本理論、處方設計、工藝篩選、生產環境、貯存條件、體內外監測及合理應用的綜合性藥學學科，既具有很強的工業應用性，又具有很強的臨床實踐性。

為適應新藥研發和臨床應用的需要，藥劑學已從單學科的教學拓展為多學科的聯動教學，教學手段從實驗室技術到生產技術，甚至規模生產，教學模型從動物水平到器官水平，甚至分子水平，預示著藥劑學的教學發展正向著多層次、多角度的方向進步[1-2]。對于以藥學為基礎，綜合醫學、材料學、數學、生物、物理及化學等多學科知識的體系，醫學基礎知識的建立具有重要意義，對于深化藥劑學的教學廣度、深度均具有重要影響。

1　基因藥學是生物學時代藥劑學教學改革的方向

人類基因測序工作完成之后，醫藥領域已進入人類后基因時代，藥劑學與基因的關系已進一步拉近。根據基因的作用，藥劑學研究形成了兩個前景明確的大方向：①以基因為靶的藥劑學研究。通過藥物與靶基因的相互作用來設計靶向性載體，提高藥物療效和安全性，調控藥物的吸收、分布、代謝和排泄，根據個體基因特性，以及基因變異所致的患者對藥物的不同應答，針對特定患者群體研發新型制劑；②以siRNA等為藥的藥劑學研究。在適宜運載系統的幫助下將外源siRNA導入人體，與同源mRNA結合并使之降解，從而抑制相應基因表達，即產生基因沉默效應。siRNA作為新的基因藥物使治愈基因相關疾病成為可能，如治愈癌癥、愛滋病、心腦血管疾病、病毒感染及代謝紊亂等遺傳性疾病[3-5]。在藥劑學的處方設計、檢驗分析及制備工藝等研究領域，特別是未來高端的藥物制劑專業人才，需要具有醫學的基礎理論知識和較強的生物學科背景，使其在藥學領域的應用中能夠跟上知識的發展不斷創新。

2　生物學性質的藥劑學教學改革的思路與探索

2.1以基因治療為思路 強化藥劑學載體的設計方法

基因治療作為一個嶄新的治療平臺，適用于大多數疾病。早期的基因治療研究興趣，大都集中在以基因為靶的研究，從而引發了藥物制劑的第二代、第三代靶向性制劑設計與研究。20世紀中期開始，基因替代身體、器官、組織、甚至細胞，成為藥物研究的靶點，國際科學界開始注重以基因為藥的藥學研究，而核酸成為具有巨大潛力的革命性新藥。基因治療是將具有治療性目的基因導入患者體內并使其有效表達從而達到治療遺傳性疾病或獲得性功能缺損疾病的治療手段。基因治療：①可以通過阻礙或者消除病變細胞內的突變基因，來糾正遺傳缺陷以達到治療癌癥、白化病、地中海貧血、肌肉萎縮癥以及鐮刀型貧血癥等先天遺傳病、或多重基因共同影響所造成的遺傳疾病，例如冠狀心臟疾病、高血壓及中風等疾病的目的；②基因治療也可以直接輸送遺傳物質至人體靶細胞，通過調控基因表達、調控蛋白表達，達到治療遺傳性疾病、心血管疾病、神經系統疾病及一些后天疾病的新型治療手段[4-9]。

隨著疾病與基因相互關系的深入研究，基因藥學通過基因表達特征指導載體的個體化設計，優化基因轉染率，降低治療風險，并以此作為平臺開發新型制劑，提高藥物的安全性和有效性。在藥劑學的載體設計教學工作中，可以嘗試以抗腫瘤siRNA與載體的相互作用為示范，講解相關文獻中常用的藥學、化學及生物學研究技術，以幫助學生掌握全面性的研究進展，盡快抓住國際上藥劑學研究的焦點領域。

2.2通過基因遞送載體研究 強化基因載體評價手段

在過去的20年間，基因輸送系統的研究已經取得了很大進展。病毒在長期自然進化過程已經能夠具備克服每個障礙的職能，但其潛在的致病危險，且病毒表面成分會引起人體免疫反應，限制了其基因輸送的臨床應用。物理方法直接導入核酸方法雖然簡單可行，但輸送效率低而且缺乏對特定疾病的有效策略[5-6]。合成非病毒載體系統由于其化學結構的靈活性，輸送的安全性以及易于制備的特點，合理化構建的基因載體有可能實現核酸輸送必須的所有功能。siRNA作為治療藥物目前可以對很多蛋白實現基因沉默而起到治療疾病的目的。傳統化學藥物的靶點僅僅局限于特定的受體、離子通道和酶；生物技術藥物如單克隆抗體或者細胞因子類主要是遞送到細胞表面或者血液中；而siRNA藥物可以將靶mRNA作為遞送目標，從而實現基因調控[10-12]。siRNA在臨床治療中非常有潛力。RNA干擾作用是伴隨翻譯而不是轉錄，因此不會干擾染色體DNA，并減少了DNA基因治療中可能產生的基因突變。同時，siRNA發揮治療作用時是通過與mRNA相互作用，而不是蛋白，能夠減少合成前可能生成的有害蛋白[13-14]。

若借助適宜的載體，一旦使得siRNA在生物體內的穩定遞送及靶向性問題得以解決，其在臨床的應用必將產生質的飛躍，siRNA的基因治療將有望替代傳統的治療手段。目前，國際上對siRNA所引發的醫藥研究的質變認識深刻，siRNA成為國外醫藥領域多學科追逐的焦點，但目前國內對于siRNA技術的意義和發展前景的認識還遠遠不夠，國內各大藥學院的研究工作，特別是教學內容中涉及甚少。因此，應迅速認識到基因與藥學的關聯性與重要性，調整教學思路，拓展新的藥劑學基礎理論與技術手段。

2.3基因藥學實驗技術在藥劑學教學改革中的應用

隨著基因測序與核苷酸合成技術的突破性發展，反義寡核苷酸作為基因治療的手段已在包括腫瘤基因治療、病毒治療、慢性粒細胞白血病以及慢性肝炎等多種基因治療開展了大量的應用研究。

(1)基因藥學的研究可從基因載體的設計與合成、基因運載的有效性評價兩個方面入手，著眼于原創性的合成出一系列遞送有效、性質穩定、質量可控及體內安全的載體材料，在多種腫瘤細胞水平、多種動物水平進行評價與篩選，將有效化合物的性質、特征及制備工藝進行匯總統計，建立系統的化合物數據庫。

(2)以掃描電鏡、透射電鏡和共聚焦顯微鏡形態學觀察技術解析siRNA與載體的狀態與粒徑，可在納米級水平直觀地觀察加載siRNA的微粒形態；以差示掃描量熱儀、差熱分析儀能量分析測試技術對所測量體系的熱焓隨溫度變化的特征來判別siRNA加載的真實性；以體外細胞模型進行腫瘤細胞生長抑制實驗技術得到siRNA轉染效率與抑制腫瘤生長的效應關系[15]。

(3)熟悉siRNA加載與測定技術并依此進行新藥設計，熟練掌握siRNA載體研究的定性、定量測定技術，是藥學、化學、生物學和醫學相關專業的學生、教師及研究人員必備的知識和技能，及時教授學生這些知識和技能是藥劑學教學改革的重要任務。

3　結語

藥劑學是藥學學科的重要二級學科，是藥學學科中的應用性學科，對臨床用藥和新藥研發具有重要的作用。隨著醫學、生物學、物理及化學等科學技術的發展，藥劑學在新技術、新制劑、新材料、新制備技術、新評價方法以及新遞送系統等方面都進入了一個嶄新的階段，藥劑學的教學思想和教學內容應向更開闊的思路去改進[16]。

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Penetration and application of gene technology in the teaching of pharmaceutics

/CUI Chun-ying,JIANG Xue-yun,LI Shan,et al//China Medical Equipment,2016,13(3):134-136.

[Abstract]Objective:Through the development of pharmaceutics,new progress of genetic medicine technology was explored in the pharmaceutical teaching field.Methods:In thought of gene therapy to strengthen the design of phamaceutical carrier,improve the evaluation method of carrier through gene delivery research,therefore introduce the gene pharmaceutical experiment technology.Results:Students,teachers and researchers of pharmacy,medicine,chemistry,biology should understand and master siRNA loading and measuring technology,siRNA carrier with qualitative and quantitative technology.

To make the students master the knowledge and skills of genetic medicine technology is an important task in pharmaceutical teaching content reform.Conclusions:In order to adapt to the teaching demand of chemical biology and pharmaceutical science,the application and function of the genetic medicine technology,should be elucidated clearly to help graduate students to master the research progress of the gene drug carrier as soon as possible.

[Key words]Pharmaceutics;Gene delivery;Gene carrier;Experimental technique

收稿日期：2015-11-20

作者簡介

*基金項目：國家自然科學基金青年科學基金(81502688)“RGDS共價修飾的納米金剛石：遞送siRNA的新型腫瘤靶向載體研究”；北京市屬高等學校高層次人才引進與培養青年拔尖人才培育計劃(2013-2015)、首都醫科大學自然科學基金(2015ZR15)“運載腫瘤新血管生成siRNA的“RGDS-納米金剛石”研究”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.040

[文章編號]1672-8270(2016)03-0134-03

[中圖分類號]R91

[文獻標識碼]A