劉昌孝
·專 論·
中藥質量標志物(Q-Marker)研究發展的5年回顧
劉昌孝1, 2, 3
1. 天津藥物研究院,天津 300462 2. 天津市中藥質量標志物重點實驗室,天津 300462 3. 釋藥技術與藥代動力學國家重點實驗室,天津 300462
在近30年,通過較系統、全面、深入的研究,在發現藥效物質基礎,建立導向明確、路線清晰、方案合理的研究框架體系,為解讀作用機制,明晰組方的合理性、用藥的科學性,防病治病的科學內涵,中藥及其復方研究獲得較大進展。在從藥材到成藥、從研發到產業、從產品到臨床,從工廠到市場的全過程的質量控制體系的研究中,亟需建立新理論、新方法、新體系進行廣泛的探索研究、應用研究和產業轉化研究。弘揚“傳承精華,守正創新”的科學精神,需要具有前沿性的領引力、創新性的想象力、跨界性的融合力、務實性的執行力和人文性的涵養力的發展觀,才能提出中藥質量標志物(quality marker,Q-Marker)的新概念、新理論。 2016年以來,中藥Q-Marker重點開展“指紋成分-工藝過程可重現性”“生物學-有效性、安全性”“中藥功效-作用機制關聯性”“質量物質可測性”和“質量標準穩定性”五要素研究,使其貫穿中藥及其制劑開發的全過程中,形成質量和風險控制的“藥材-飲片-成藥”全過程質量追溯系統。為確立“中藥Q-Marker”為抓手的策略,為建立全新的質量管理體系提供科學依據。在總結近5年研究的基本思路和獲得的主要研究成果基礎上,還分析了國內國際學術期刊公開發表該理論和應用情況和學術影響。相信中藥Q-Marker研究,一定會對促進中藥標準化和國際學術交流產生積極影響。
中藥;質量標志物;生產過程質量控制;發展戰略;發展策略

中醫藥學是我國獨有的原創學科,是中華民族長期與疾病斗爭的經驗與智慧的結晶。中醫學在防治各種疾病的實踐中積累了豐富的經驗,并為戰勝疾病發揮了至關重要的作用。中藥及中藥復方現代化研究30年歷程表明,通過較系統、全面、深入的研究,在發現其藥效物質基礎,建立導向明確、路線清晰、方案合理的研究框架體系,為解讀作用機制,明晰組方的合理性、用藥的科學性,防病治病的科學內涵等方面獲得較大進展。但是,利用現代科學技術,建立從藥材到成藥,從研發到產業,從產品到臨床,從工廠到市場的中藥產品全過程的質量控制體系,亟需建立新理論、新方法、新體系進行廣泛的探索研究、應用研究和產業轉化研究。
在近3個“五年計劃”過程中,本團隊開展了一些中藥質量與大品種質量提升研究,在實踐基礎上,以“傳承精華,守正創新”的科學精神,本團隊提出中藥質量標志物(quality marker,Q-Marker)的新概念、新理論[1]。5年來,中藥Q-Marker研究及應用不斷深入,通過Q-Marker的“指紋成分-工藝過程可重現性”“生物學-有效性、安全性”“中藥功效-作用機制關聯性”“質量物質可測性”和“質量標準穩定性”五要素,實踐證明以中藥Q-Marker為抓手,形成質量和風險控制的“藥材-飲片-成藥”全過程質量追溯系統,形成具有國家和國際影響的中藥新制劑,建立全新的質量管理體系具有實踐應用價值。
這些研究引起國內外專家的重視,產生了一些理論和應用成果。對中藥產業來說,形成以中藥Q-Marker為抓手的中藥全產業鏈的質量體系,其理論和應用同樣引起了業界的重視,必將推動中藥新藥和經典名方的研發進程。
從戰略上,創新研究需要站在科學技術前沿的高地,推動形成具有一定科學品質的戰略思想和理論方法,才能著眼國家長遠利益,有效指導科學技術實踐。
新時代的“傳承精華,守正創新”戰略科學研究,需要認識中國傳統醫藥的情懷,在此基礎上,“站得高、看得遠、抓得準”。需要形成具有前沿性的領引力、創新性的想象力、跨界性的融合力、務實性的執行力和人文性的涵養力。
科學進步往往是分層次、分階段推進的,如系統科學,先是有了一般系統論、信息論、控制論,后來又出現超循環論、協同論、突變論,之后迭代升級到復雜適應性系統理論。當前,人們都認識到建設世界科技強國對建設社會主義現代化強國的戰略支撐,中國已經把建設世界科技強國作為自己的奮斗目標。在前沿領域,在更高層次、更大范圍發揮科技創新的引領作用。建設世界科技強國,需有標志性科技成就。加強對關系根本和全局的中醫藥研究科學問題的研究精心部署,特別需要在中藥現代研究中認識“卡脖子”的問題上下大功夫,集合精銳力量,盡早取得突破,利用新興前沿交叉領域的成就予以開拓,形成創造優勢。
為研判未來科技發展趨勢、前瞻謀劃和布局前沿科技領域與方向,中國科協組織征集“2019年重大前沿科學問題和工程技術難題”。提出以中醫藥理論為指導,以中藥為工具,探討并調控生命現象的科學本質和疾病的發生發展,深入闡明中醫藥理論的科學內涵,促進現代創新藥物、生命科學和醫學的發展,具有重要的科學價值和應用前景。從唯物主義認識,闡明其物質基礎及其質量是闡明中醫藥理論的科學內涵的基本條件。研究基原是用什么藥材的基礎,基于歷史文獻研究方藥來源和組成確定研究目標,經典炮制和劑量比例,再結合配伍理論用藥和制備好中藥,建立從原料到成品的全過程質量控制(圖1),開展Q-Marker研究是深入認識中醫藥理論的科學內涵,是不可缺失的基礎研究內容。

圖1 以中藥Q-Marker為核心的從原料到成品全過程質量控制的建立
縱觀科學發展史,創新表現出來的都是一種在已有科學事實基礎上的一個質的飛躍或集成能力,而不是對過去的簡單梳理和歸納總結。對想象力有著無法撼動的信仰,并敢于讓其在自己的腦海中馳騁,愛因斯坦曾說過:“我思考的時候,或多或少總有一些圖像或是圖形主動浮現在腦子里,可能是視覺化的,又或是更豐滿一些的形象”。他的“創造沖動”實際上是一種創新精神。戰略創新思想必須都要落實到所研究對象的科學問題和技術關鍵上,并在此基礎上強化科學預判和技術預見,加強創新驅動系統能力整合,打通科技和經濟社會發展通道,不斷釋放創新潛能,加速聚集創新要素,提升國家或某個產業的創新體系建設,才是有價值的研究,思考中醫藥問題也是如此。
國內科學家為中藥質量進行過大量研究,從成分分析到活性分析,從化學指紋到有效成分指紋,從單一測定到一測多評,確實為提高我國中藥質量做出了重要貢獻。中藥Q-Marker反映了中藥質量本質的科學內涵,既是中藥質量的核心概念,又是中藥產業的核心概念,是中藥行業監管的重要抓手和依據。Q-Marker的核心內容基于特有性、可測性、有效性、傳遞性和中醫藥理論關聯性的“五要素”(圖2),既反映了與有效性、安全性的關聯關系,又體現了中藥成分的專屬性、差異性特征,特別是基于方-證對應的配伍環境,使質量研究回歸到中醫藥理論,體現針對疾病的中藥有效性表達方式及其物質基礎的客觀實質。

圖2 與中醫藥理論關聯的中藥Q-Marker“五要素”
當代科學技術發展的一個顯著趨勢是不同學科交叉、相互融合,向整體論、集大成發展。新時代的科學研究一定是在大格局、大視野下,跨學科滲透的發展。進入21世紀以來,全球新一輪科技革命和產業變革正在以人工智能、量子信息、移動通信、互聯網、大數據等的應用,以合成生物學、基因編輯、腦科學、再生醫學等為代表的生命科學領域孕育新的變革,也必然影響到中醫藥的發展。面向21世紀科學技術發展的新變化,科學研究者要能在不同學科群之間推動協同創新和集成創新,進而探索出在不同學科領域都相互印證的規律性認識。
回顧已開展的中藥Q-Marker研究與集成多學科、多技術、多方法的交叉、融合和整合的研究分不開[2-20]。在中醫藥學研究方面,包括藥材學、飲片炮制、藥性理論、藥性物質基礎、遣藥組方、配伍理論,充分認識多種因素對確定Q-Marker的影響;在生物學方面,包括藥效學、藥動學、代謝組學、蛋白組學、基因組學、系統生物學、網絡藥理學、作用靶點、通路預測等。在質量分析技術方面,用到智能技術(如電子舌、電子鼻等仿生技術)、分離檢測技術(如HPLC、GC、MS及其聯用技術),在數據處理和風險分析方面利用相關數據分析、統計分析和工具。
中藥化學成分的復雜性、生物效應的多樣性構成中藥質量的多重特點。為了客觀全面和針對性地評價中藥質量,如提出基于成分“可測性”的“點-線-面-體”結合的質量評價思路,反映多元質量屬性的全貌。按照中藥成分及其有效性表達特點,可將成分分成“指標成分”“指示性成分”“類成分”和“全息成分”。以此思路,建立“點-線-面-體”的質控模式。進一步結合生物測定法,建立多維、多元質量評價體系和評價方法。
任何科學研究的成功都與其務實性的實用力相關,在其探索和思考中,為提升我國社會經濟能力和建設世界科技強國貢獻力量。同時也希望解決一些亟待解決的突出科學和技術問題。我國科學研究短板依然突出在轉化率低。對中藥產業來說,成果缺乏系統性差,開發和工藝平臺等瓶頸問題突出?;赒-Marker的辨識以及過程控制技術的研究,著眼于實現內在質量一致性、質量可追溯性和可溯源性,以“物質-功能-質量”為核心貫穿中藥形成及生產全過程,項目組完成了全生命周期的質量控制體系的建設工作,從藥材到成品分別搭建了藥材質量控制體系(material quality control system,MQCS)、飲片質量控制體系(decoction-pieses control system,DCS)、提取質量控制體系(extract control system,ECS)、制劑生產質量控制體系(manufacturing control system,MCS)、倉儲物流質量控制體系(storage control system,SCS)、藥物警戒控制體系(pharmacovigilance control system,PCS),實現了從田間到病房全過程質量管理(圖3)。

圖3 基于全生命周期的質量控制體系示意圖
中醫藥有著悠久的歷史,發源于黃河流域,很早就建立了學術體系。在漫長的發展過程中,歷代都有不同的創造,涌現了許多名醫,出現了許多重要學派和名著。中醫藥的社會屬性無不受到社會人文環境的深刻影響。其醫學除追求自然的真知和理性之外,還追求醫學與自然地域等人文的色彩。因此,中醫藥學根植于優秀中華文化的沃土上,其人文屬性更為厚重而博大。
對于中藥發展戰略和策略而言,需要研究者對中醫藥寶庫有珍愛的人文之心,深情地思考“傳承精華,守正創新”中醫藥的哲學人文問題。將中醫藥科學思維與整體觀哲學思維的結合為特征。這些正是新時代科學家人文思維的重要體現。面對百年未有之大變局和科技競爭賽道轉換,要加大應用基礎研究力度,以推動重大科技項目為抓手,打通“最后一公里”,拆除阻礙產業化的“籬笆墻”,疏通應用基礎研究和產業化連接的快車道,實現創新鏈和產業鏈精準對接,加快科研成果從樣品到產品再到商品的轉化,把科技成果充分應用到現代化事業中去。這些因素也是研究發掘確有療效的中藥值得深思的問題。
中藥質量一直是中藥臨床需求和產業發展的重要問題。由于缺少系統的理論指導,長期以來,聚焦到中藥質量本質和內涵的研究,還處于碎片化狀態,是制約中藥質量研究的關鍵瓶頸問題。通過中藥Q-Marker新概念和核心理論研究,建立了中藥質量控制系列共性關鍵技術,構建中藥質量研究新模式。通過代表性中藥材、中成藥示范性研究,對其質量標準進行全面的提升。基于中藥Q-Marker的發現與確認,用于中藥全生產程質量控制,為建立中藥全程質量控制體系,取得良好的進展,其主要研究成果體現在以下方面[1-30]。
本團隊提出并建立的中藥Q-Marker創新理論主要包括中藥Q-Marker新概念、中藥Q-Marker科學內涵的“五要素”、中藥Q-Marker確定的“五原則”和研究發現的“三維路徑”、中藥Q-Marker發現的技術方法以及基于中藥Q-Marker的全程質量控制體系。該理論的提出實現中藥質量研究的實質性突破,其研究列為國家自認基金重點項目,出版了《中藥質量標志物理論與實踐》專著,還在國際SCI學術期刊和國內科技期刊出版了???。所建立的原則、方法和研究模式被全國相關研究所參照,發揮了引領中藥質量研究的作用。
中醫藥歷代發展傳承,為后人積淀了許多具有臨床療效確切的方藥,形成具有明顯的特色與優勢的醫學系統,特別是經典名方具有用藥精準、組方嚴謹、配伍巧妙以及功效卓著等特點。但主要藥效物質難以闡明、作用機制缺乏現代科學證據。如何闡明經典名方的科學內涵是當前亟需解決的重大科學問題。經典名方科學內涵研究尚處于前范式探索研究階段,尚無統一共識。簡單套用現代醫學、生命科學等還原論研究手段易以偏概全,嚴重限制并影響了方法學體系正確的研究方向。
在中藥質量評價與有效性關聯方面,建立基于“性-效-物”三元論的中藥Q-Marker發現技術,突破“物質-藥效”二元論的局限,充分體現中藥質量屬性科學內涵的完整性,并建立了相應的發現技術和表征方法。
在質量檢測和質量控制方法方面,基于有效性控制的需要,并面向生產實際,通過“化學物質基礎-有效性-近紅外轉換-過程分析技術”(chemical material basis-effectiveness-near infrared conversion- process analysis technology)的逐級關聯和轉換,并結合生物信息學技術方法,通過建立的量化的數理模型和質量評價指數,評價質量的一致性。實現質量評價的高效、在線和量化。
在質量評價方法方面,基于對中藥復雜體系多重藥效客觀現實的認識,在控制方面,建立“點-線-面-體”多元質量控制體系;進一步結合生物效價評價方法,從有效性、安全性等方面,建立多維、多元質量控制體系,全面評價和控制中藥整體質量。
通過實例開展示范性研究,形成成果指導全過程質量控制。應用中藥Q-Marker理論,對多個中藥飲片和中成藥進行質量標準提升的示范性研究,如對延胡索等14味中藥飲片和注射用益氣復脈等5個中成藥大品種進行了示范性研究,對以上中藥大品種質量標準進行全面提升。
以“中藥Q-Marker”為抓手,建立中藥全產業鏈質量控制體系。為大品種質量提升,運用建立基于中藥Q-Marker的全程質量控制體系,在原料藥材-生產制造過程-倉儲運輸-藥物警戒的全生命周期,建立質量控制體系,極大提高了產品質量。
自2016年正式提出中藥Q-Marker新概念以來,引起國內外廣泛重視。從戰略需求得到國家自然科學基金委員會重視,2017年初召開中藥質量研究發展戰略會議,得到多領域專家共識;2018年,又被國家自然科學基金委員會批準將“中藥Q-Marker”列為國家基金委的重點項目。5年來,在全國多省市召開專門的國內國際學術會議,交流該領域的研究成果。全國28家中醫藥大學立項開展課題研究和學位論文研究,在國內外學術期刊發表中英文學術論文近400篇,統計結果見圖4~6。
在其核心理論以及中藥Q-Marker“五原則”研究基礎上,本團隊組織出版了《中藥質量標志物的理論與實踐》理論專著,聯合國際國內專家組織了研究論文經過篩選和審評形成2期質量標志物???,在國際學術期刊出版[21-47]。還在《中草藥》組織1期??岸嗥趯?,《藥學學報》組織專欄文章。其中,5篇獲得中國科協百篇優秀論文,6篇獲得F5000優秀論文。為全國中藥Q-Marker研究提供參照和示范引領作用。
中藥質量是中藥有效性、安全性的關鍵因素,是中醫臨床用藥的安全保障。針對中藥及其復方開展穩定可控的質量評價研究,不僅有助于反映中藥材的品質,也有助于中醫藥在國際上的推廣和應用。由于分析技術的迅速發展以及各學科的交叉加速融合,中藥質量評價研究方面有了全方位的進步,從單個指標成分的測定到基于指紋圖譜的多指標成分測定,從基于對照品的含量測定到一測多評等方法,積極有效地提升了整體中藥質量評價水平,有效促進了中醫藥現代化的發展。
中藥Q-Marker為提升中藥及其產品質量標準、健全國家藥品標準體系、促進中醫藥產業健康發展產生積極意義。近幾年來,以研究Q-Marker為核心目標,中藥及其復方在基礎研究、藥理學研究等方面實現了蓬勃發展,極大地推進了中醫藥的國際化和標準化進程。

圖示為排名前20的關鍵詞

圖示為排名前20的中文期刊

圖示為排名前20的英文期刊
弘揚“傳承精華,守正創新”的科學精神,需要具有前沿性的領引力、創新性的想象力、跨界性的融合力、務實性的執行力和人文性的涵養力的發展觀,才能提出中藥質量標志物(quality marker,Q-Marker)的新概念、新理論。
2016年以來,中藥Q-Marker重點開展“指紋成分-工藝過程可重現性”“生物學-有效性、安全性”“中藥功效-作用機制關聯性”“質量物質可測性”和“質量標準穩定性”五要素研究,使其貫穿中藥及其制劑開發的全過程中,形成質量和風險控制的“藥材-飲片-成藥”全過程質量追溯系統。為確立“中藥Q-Marker”為抓手的策略,為建立全新的質量管理體系提供科學依據。
在總結近5年研究的基本思路和獲得的主要研究成果基礎上,還分析了國內國際學術期刊公開發表該理論和應用情況和學術影響。相信中藥Q-Marker研究,一定會對促進中藥標準化和國際學術交流產生積極影響。
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Five-year review on development of quality markers of traditional Chinese medicine
LIU Chang-xiao
Tianjin Key Laboratory of Chinese Medicine Quality Markers, State Key Laboratory of Drug Release Technology and Pharmacokinetics, Tianjin Pharmaceutical Research Institute, Tianjin 300462, China
s: In the past 30 years, through systematic, comprehensive and in-depth research, a research framework system with clear orientation, clear route and reasonable scheme has been established based on the discovery and its active material basis. In order to interpret the mechanism of action, clarify the rationality of prescription, the scientific nature of medication, and the scientific connotation of disease prevention and treatment, the great progress has been made in the research of traditional Chinese medicines (TCMs) and compound TCM formulas. In the research of quality control system in the whole process from medicinal materials to Chinese patent medicines (CPMs), from research to industry, from product to clinic, from factory to market, it is urgent for us to establish new theories, new methods and new systems for extensive exploration, application and industrial transformation. To carry forward the scientific spirit of “inheriting the essence, keeping the integrity and innovating", we need the development concept of leading gravity, innovative imagination, cross-border integration, practical execution and humanistic conservation to put forward the new concept and theory of quality-marker. Since 2016, we have focused on the study of five elements of quality markers such as “fingerprint composition-reproducibility of technological process”, “biology-effectiveness and safety”, “correlation between efficacy and action mechanism of TCM”, “testability of quality substances” and “stability of quality standards”, so that it runs through the whole process of development of TCMs and its preparations, forming a traceability system for whole process of “medicinal material-decoction piece-CPM” with quality and risk control. It provides a scientific basis for establishing the strategy of “TCM quality markers” and establishing a brand-new quality management system. On the basis of summarizing the basic ideas of our researches and the main research results obtained, this paper also analyzes the theory published in domestic and international academic journals and its application and academic influence. We believe that the research on TCM quality markers will have positive effect on promoting the development of TCM standardization and international academic exchange.
traditional Chinese medicine; quality markers; production process quality control; development strategy; development tactics
R282;R284
A
0253 - 2670(2021)09 - 2511 - 08
10.7501/j.issn.0253-2670.2021.09.001
2021-04-05
劉昌孝,中國工程院院士,天津藥物研究院終身首席科學家,天津市中藥質量標志物重點實驗室主任,釋藥技術與藥代動力學國家重點實驗室主任,從事藥理學、藥代動力學、藥物評價、中藥質量控制和生物醫藥發展戰略研究。E-mail: liuchangxiao@163.com
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