生物技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用探討

魏云　韓旭

摘 要：生物技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用是中藥面向世界的重要環(huán)節(jié)，廣泛運(yùn)用在中藥種質(zhì)資源、中藥鑒定以及中藥藥理分析中。總結(jié)了近幾年生物技術(shù)在中藥領(lǐng)域的運(yùn)用現(xiàn)狀，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù);中藥;應(yīng)用

文章編號：1004-7026（2019）17-0099-03? ? ? ? ?中國圖書分類號：Q819? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

中藥是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)用以防治疾病的重要“武器”，華夏民族對其研究從未中斷。新時期采用了許多途徑研究中藥，生物技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展對中藥的研究提供了許多新思路和新方法。

1? 生物技術(shù)在中藥種質(zhì)資源的應(yīng)用

隨著氣候的變化以及人類的破壞，許多野生中藥材都面臨枯竭。倚靠傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)社會發(fā)展起來的中藥材資源面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是野生中藥材資源的枯竭和衰亡，更應(yīng)當(dāng)引起高度的重視。生物技術(shù)為實(shí)現(xiàn)中藥材可持續(xù)利用提供了條件。

1.1? 生物技術(shù)在中藥育種的應(yīng)用

1.1.1? 轉(zhuǎn)基因育種

植物的生長并不是按照人類需求而改變，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以改變植物的性狀，使其向著對人類有利的方向轉(zhuǎn)化[1]。為了保持產(chǎn)量，Kim等將3個N-甲基轉(zhuǎn)移酶基因?qū)氲骄栈ㄆ贩N中，得到的植株在灰霉病抗性[2]、抵抗食草動物、鱗翅類昆蟲和蚜蟲侵害等方面與煙草相同。轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可以在不同植物體內(nèi)合成某一想要的化學(xué)成分，解決了諸如紫杉醇等植物體內(nèi)含量少，化學(xué)方法無法大規(guī)模生產(chǎn)提取的問題。比如Xu等[3-4]將葡萄中白藜蘆醇甲基轉(zhuǎn)移酶基因和RS基因VST1轉(zhuǎn)化到煙草后，可以得到較強(qiáng)抗菌活性的紫檀芪。

1.1.2? 多倍體育種

可育多倍體的形成不僅促進(jìn)了物種間的遺傳物質(zhì)交流，豐富了物種多樣性，也為多倍體育種奠定了基礎(chǔ)[5]。多倍體植株比親本擁有更高的雜合性和更迅速的環(huán)境適應(yīng)力，同時能大幅度提高以相應(yīng)部位入藥的藥材產(chǎn)量。在對丹參多倍體育種中，其加倍率最高達(dá)33.23%[6]，完全可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，提高了藥材產(chǎn)量。不僅如此，楊敬東等[7]發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)出的多倍體苦蕎麥比普通苦蕎麥的生物黃酮、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)及藥用成分都高。

1.1.3? 作物的組織培養(yǎng)育種

該技術(shù)是在無菌條件下，利用植物根尖、芽尖等培育出植株的幼苗，揭開了植物快速繁殖和無病毒種苗的序幕。目前，約有80%的蘭花利用組織培養(yǎng)育種[8]，利用梔子種子愈傷組織誘導(dǎo)育種，其誘導(dǎo)率達(dá)88.5%[9]。因?yàn)榻M織培養(yǎng)技術(shù)操作簡單，要求條件不苛刻，節(jié)約成本和原材料，所以該技術(shù)將成為以后育種的主流。

1.2? 生物技術(shù)在種苗工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前，依靠傳統(tǒng)的中藥生產(chǎn)方式已無法滿足對中藥的需求，必須依靠工業(yè)化生產(chǎn)。組織培養(yǎng)技術(shù)為中藥種苗的大批量生產(chǎn)提供可能性。現(xiàn)已成功運(yùn)用外植體培養(yǎng)、試管繁殖、液體培養(yǎng)、毛狀根培養(yǎng)和增殖等技術(shù)對苦丁茶、蘆薈、懷地黃、枸杞、人參、西洋參、三尖杉、甘草、丹參、黃芪、青蒿、蒼術(shù)[10]、三七[11-12]等多種中藥進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

1.3? 中藥材種質(zhì)資源保護(hù)應(yīng)用

對于中藥資源，不僅是索取，更應(yīng)該加強(qiáng)保護(hù)。動植物的基因組、克隆的基因、組裝好的質(zhì)粒和RFLP探針等都可利用生物技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對其保持，這樣即便植物滅絕了，利用基因依然可以培育出該植物。王斌等[13]就保護(hù)榆林市特有種植資源提出了構(gòu)建基因庫的設(shè)想。在景寧，已建立用于保護(hù)地區(qū)生物物種的生物基因庫[14]?；驇斓慕母瓷媳Ｗo(hù)了稀有動植物藥材，使其不會消失。

2? 生物技術(shù)在中藥鑒定上的應(yīng)用

中藥鑒定是保障用藥安全，實(shí)現(xiàn)中藥治病救人的關(guān)鍵步驟，但市場中的混淆品用傳統(tǒng)的鑒定方法已無法辨別，只有從根源上鑒定中藥的成分，才能得到國內(nèi)外的認(rèn)可。

2.1? DNA分析技術(shù)在中藥鑒定的應(yīng)用

該技術(shù)運(yùn)用聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）從不同生物樣品中人工合成DNA片段，這種DNA片段的大小、數(shù)目因生物不同而不同，所以直接分析的是生物遺傳因子[15]。目前在PCR基礎(chǔ)上建立了DNA隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性、相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性、簡單重復(fù)序列間擴(kuò)增和擴(kuò)增限制性片段多態(tài)性等方法用于中藥鑒別。Rana等[16]把相關(guān)序列擴(kuò)增多態(tài)性（SRAP）標(biāo)記法有效地用于黃麻遺傳多樣性分析，為其鑒定提供依據(jù)。苑廣信等[17]利用RAPD指紋圖譜區(qū)分南北五味子的差別。張宏意等[18]通過AFLP分析研究當(dāng)歸種質(zhì)資源的遺傳多樣性，為當(dāng)歸種質(zhì)資源的合理利用、當(dāng)歸多品種鑒定和新品種選育提供了分子水平的理論依據(jù)。

2.2? 生物芯片技術(shù)在中藥鑒定的應(yīng)用

生物芯片，又稱DNA芯片或基因芯片，是根據(jù)生物分子間特異相互作用建立起來的，用來實(shí)現(xiàn)對DNA、RNA、多肽、蛋白質(zhì)成分的高通量快速檢測。該技術(shù)是基于DNA分子技術(shù)發(fā)展而來的，適用性和運(yùn)用范圍較廣。生物芯片（根據(jù)探針分子的不同）可分為基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、組織芯片、細(xì)胞芯片、糖芯片和微流路芯片等[19]。研究人員將某種中藥品種中特定的基因或DNA序列作為探針固定在玻片上制成基因芯片，藥物樣本中若具有能夠和它互補(bǔ)的特定基因片段，基因芯片就能把其測試出來，以達(dá)到鑒定藥材的目的[20]。

2.3? 電泳技術(shù)在中藥鑒定的應(yīng)用

電泳技術(shù)在藥用植物領(lǐng)域用途非常廣泛，它可以用于雜種優(yōu)勢的預(yù)測，雜種后代的鑒定，不同品種的區(qū)別，親緣關(guān)系的分析，雄性不育系的鑒定，遺傳基因的定位，植物抗性的研究等許多方面。蔣超等[21]利用電泳技術(shù)的不同方法鑒定金銀花的真?zhèn)?，并論述了各自的?yōu)缺點(diǎn)。電泳技術(shù)運(yùn)用到親緣關(guān)系比較近的藥材中，成效也非常顯著。王伯川根據(jù)白頭翁和委陵菜的ITS和TrnL-F序列的不同，利用電泳技術(shù)手段區(qū)分兩種植物。

3? 生物技術(shù)在研究中藥作用機(jī)理的應(yīng)用

中藥的活性成分和作用機(jī)理不清楚是中藥未能在國際上得到廣泛承認(rèn)、應(yīng)用的原因，而闡明中藥的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制是突破中藥研發(fā)現(xiàn)狀的關(guān)鍵之一。

3.1? 闡述單個藥材作用機(jī)理的應(yīng)用

利用分子對接技術(shù)，將中藥化學(xué)成分（藥理作用已知）與對應(yīng)靶細(xì)胞進(jìn)行分子對接，以達(dá)到從分子水平闡釋中藥成分與靶細(xì)胞之間相互作用機(jī)制的目的。目前，我國在這方面已有初步研究，例如吳瓊等利用分子對接技術(shù)，分析和解釋車前草抗炎作用的分子機(jī)制，通過實(shí)驗(yàn)，有效證明了分子對接技術(shù)在闡述車前草功效中發(fā)揮重要作用。武麗斐利用基因芯片技術(shù)探究出冬蟲夏草對缺血中風(fēng)的作用機(jī)理。由此可知，利用生物技術(shù)，中藥單一藥物的作用機(jī)理是有根可尋的，是可以用科學(xué)解釋的。

3.2? 闡述中藥復(fù)方作用機(jī)理的應(yīng)用

中藥入藥治病救人通常不是只用一味藥材，要根據(jù)中醫(yī)學(xué)理論基礎(chǔ)，按照“君臣佐使”配伍原理治病，因此闡述藥劑的作用機(jī)理意義重大，對中藥走向國際化起重大作用。許慶瑞等為證明復(fù)方青龍衣膠囊對人胃癌細(xì)胞SGC-7901具有顯著的抑制作用，利用基因芯片技術(shù)研究了復(fù)方青龍衣膠囊體外對人胃癌細(xì)胞SGC-7901基因表達(dá)譜的影響，實(shí)驗(yàn)效果達(dá)到預(yù)期目的。胡衍保等利用分子對接技術(shù)對復(fù)方心可舒中51個化學(xué)成分與5個冠心病相關(guān)靶點(diǎn)之間的相互作用進(jìn)行分子對接研究，證明復(fù)方心可舒不僅存在多成分、多靶向效應(yīng)，而且一些單分子存在多導(dǎo)靶向的作用，從分子學(xué)解釋了其作用機(jī)理。

很多研究將分子對接技術(shù)應(yīng)用于中藥復(fù)方作用機(jī)制的研究，并成功用于闡釋黃連解毒湯、血必凈、復(fù)方心可舒、血府逐瘀湯、清熱消癥飲的效應(yīng)物質(zhì)基礎(chǔ)和多靶向作用。其主要步驟包括：①收集復(fù)方中各味藥材的化學(xué)成分結(jié)構(gòu)信息，組建化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫。②采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法，從系統(tǒng)層面構(gòu)建分子、靶標(biāo)、疾病之間的關(guān)系，解釋中藥復(fù)方的多靶標(biāo)作用機(jī)制。③根據(jù)評價結(jié)果，篩選出可以和特定靶標(biāo)結(jié)合的活性成分群。④采用對接技術(shù)，研究化學(xué)成分與靶蛋白的結(jié)合情況。⑤根據(jù)中藥復(fù)方的功效，收集相關(guān)的蛋白質(zhì)信息，組建靶標(biāo)三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。

4? 總結(jié)與展望

2008年中醫(yī)藥在防治“非典”中發(fā)揮了獨(dú)特作用，而近年來興起的“回歸自然”熱潮，使中藥的發(fā)展面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。解開中藥神秘面紗是中藥走向國際化的橋梁，生物技術(shù)為現(xiàn)代中藥研究提供良好的手段和方法，并與傳統(tǒng)方法比較有以下優(yōu)點(diǎn)：①利用基因技術(shù)從根源（DNA）上甄別優(yōu)良藥材品種，科學(xué)闡明優(yōu)質(zhì)藥材的特性。②大規(guī)模生產(chǎn)可在人為控制下進(jìn)行，保障藥材產(chǎn)量，也節(jié)約了土地資源。③生物技術(shù)能科學(xué)解釋中藥治病救人的機(jī)理。

生物技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用有廣袤的前景，使原始的中藥農(nóng)業(yè)步入現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的軌道。生物技術(shù)滲入到中藥研制的各個環(huán)節(jié)，使中藥更加規(guī)?；?、透明化、科學(xué)化，是中藥走向世界的必由之路。

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