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現(xiàn)代生物技術(shù)在中藥GAP栽培中的應(yīng)用

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  傳統(tǒng)中藥是我國幾千年來用以治病康復(fù)的國寶,品種之多為世界上罕見。隨著自然的變革、社會(huì)的發(fā)展,天地間自生自滅的中藥材物種有的已經(jīng)滅絕,有的面臨瀕危,盡管從古到今人們對(duì)大量的中醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理藥材進(jìn)行了人工種植或人工飼養(yǎng),取得了南藥北種、西藥東移和野生變家養(yǎng)的成績(jī),但鑒于人工栽培飼養(yǎng)中藥材物種退化和面臨瀕危滅絕的棘手問題,長(zhǎng)期以來沒有得到解決。針對(duì)中藥材發(fā)展受阻的現(xiàn)狀,若能充分利用當(dāng)今一切高科技手段,致力于中藥材發(fā)展的研究,特別是引進(jìn)利用生物工程技術(shù)是一條有效的途徑。因?yàn)橹兴幉闹杏胁簧倨贩N屬于瀕危物種,有動(dòng)物也有植物,例如著名中成藥犀角丸、虎骨木瓜酒、神犀丹、急救中藥湯劑犀角地黃湯等都因配伍中含有禁用的犀牛物種而不能再繼續(xù)為人們治病服務(wù)。對(duì)這些物種,生物工程技術(shù)可以研究這些瀕危緊缺中藥資源的活性成分、生長(zhǎng)規(guī)律和生產(chǎn)特征,再運(yùn)用生物工程技術(shù)開展對(duì)其進(jìn)行保存的研究,從而保護(hù)瀕危緊缺的中藥資源。也可利用生物工程技術(shù)中基因器官培養(yǎng)技術(shù)和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行離體培養(yǎng)繁殖,這不僅可以保護(hù)瀕危藥物,且對(duì)有效成分明確的各種中藥均可以進(jìn)行有效成分的生物工程生產(chǎn)醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理,以解決瀕危物種導(dǎo)致短醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理缺中藥原料的資源壓力,使之進(jìn)入可以持續(xù)利用的發(fā)展階段。此外,更重要的是可以利用上述研究開發(fā)特殊途徑,開發(fā)新一代的在國際上領(lǐng)先的生物藥品,以滿足人們防病治病康復(fù)保健的需要。

  我國現(xiàn)在運(yùn)用的中藥絕大部分為人工栽培的品種,科研和臨床驗(yàn)證告訴我們,一些人工栽培的中藥材經(jīng)多年繁衍其藥性和有效成分就會(huì)發(fā)生變化,如栽培的柴胡、板藍(lán)根、三七、首烏、地黃等,因種植地域的不同,其活性成分就大相徑庭,嚴(yán)重影響療效,這就是人工栽培中出現(xiàn)的問題。另外在長(zhǎng)期的醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理中藥材種植中,難以解決的問題主要有品種種質(zhì)老化、病毒寄生蔓延、種植費(fèi)工費(fèi)時(shí)、繁殖系數(shù)低下等。這些問題很難適應(yīng)當(dāng)前正在進(jìn)行的開設(shè)生產(chǎn)基地發(fā)展藥材生產(chǎn)的趨勢(shì)。如果引進(jìn)和利用生物工醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理程中的基因工程技術(shù)和細(xì)胞工程技術(shù),這些懸而不決的難題就可以迎刃而解。其一方面可對(duì)藥用植物品種實(shí)行遺傳改造,構(gòu)建新型的抗逆能力強(qiáng)的優(yōu)良品種,以增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量,也可用于加強(qiáng)對(duì)中藥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、多抗性品種的選擇;另一方面可運(yùn)用基因工程技術(shù)培育出抗病毒、抗蟲害的新型中藥材品種,以減少農(nóng)藥的施用,進(jìn)一步杜絕農(nóng)藥和重金屬的污染,保證中藥使用的安全可靠,促進(jìn)出口中藥走進(jìn)國際市場(chǎng)。

  生物工程技術(shù)是中藥現(xiàn)代化的一大關(guān)鍵步驟,是一個(gè)尖端技術(shù)群。它的發(fā)展和應(yīng)用將導(dǎo)致醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工等眾多產(chǎn)業(yè)的重大變革,對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起巨大推動(dòng)作用,因而被視為21世紀(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。特別是以基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)近20年來發(fā)展迅猛,尤其是近5年,世界生物醫(yī)藥市場(chǎng)規(guī)模的年均增幅超過22%。與傳統(tǒng)制藥相比,生物制藥具有更大規(guī)模生產(chǎn)、利潤(rùn)高、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、人力投入少、無污染、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。而且其新藥一旦開發(fā)醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理成功,利潤(rùn)巨大。專家們認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)投資下一輪熱點(diǎn)將是生物技術(shù),而且推測(cè)利潤(rùn)率將兩倍于信息產(chǎn)業(yè)。鑒此,我國生物醫(yī)藥的發(fā)展同樣紅火,國內(nèi)目前已有200多個(gè)生物工程制藥企業(yè)和1萬余名科技人員專門從事醫(yī)藥生物技術(shù)的研究、開發(fā)和生產(chǎn)。目前已成功醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理生產(chǎn)并上市了12個(gè)產(chǎn)品,如抗癌、抗病毒、抗艾滋病的干擾素;防治肝炎的干擾素。類、干擾素Y類、白細(xì)胞介素、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子、表皮生長(zhǎng)因子、鏈激酶、乙肝疫苗類;成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、胰島素、粒細(xì)胞集落刺激因子和人生長(zhǎng)激素等。專家們預(yù)測(cè),未來若干年內(nèi),若不受資金和人才限制(因國內(nèi)尚無專門培養(yǎng)生物工程制藥及中藥現(xiàn)代化的院校與專業(yè),人才奇缺),我國生物制藥年均增長(zhǎng)率將達(dá)12%~20%以上,遠(yuǎn)高于國內(nèi)國民生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)速度。但目前人、財(cái)兩方面缺乏的問題都存在。

  生物制藥的重點(diǎn)研究方向是基因工程、細(xì)胞工程和酶工程。應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)改造傳統(tǒng)制藥工業(yè),推行生物工程制藥是實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化的一項(xiàng)有效快速措施。特別是2000年美國總統(tǒng)克林頓在白宮宣布了人類基因組草圖繪制完成,并與此同時(shí)參與人類基因組計(jì)劃的美國、日本、英國、德國、法國和中國6國科學(xué)家,醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理在同一時(shí)間向全世界公布了人類基因組遺傳密碼基本破譯,這是人類科學(xué)史上的又一里程碑式的創(chuàng)舉,是生命科學(xué)的“圣杯”,其偉大意義和重要性不亞于或甚至勝于讓人類登上月球的“阿波羅計(jì)劃”,這意味著人類對(duì)自身的了解進(jìn)入了一個(gè)新階段。因?yàn)槿祟惢蚪M蘊(yùn)涵有人類生、老、病死的絕大多數(shù)遺傳信息,讀出它將為疾病醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理的診斷、新藥物的研制和治療法的探索帶來革命性的變革。因而,在此人類生命新征途的大好形勢(shì)下組建中藥現(xiàn)代化工程系及其研究開發(fā)中心,為國家培養(yǎng)現(xiàn)代化藥學(xué)人才,進(jìn)而加快我國現(xiàn)代醫(yī)藥科學(xué)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)步伐,這是何等地及時(shí)重要。

  利用現(xiàn)代生物技術(shù),首先能解決的是中藥天然資源不足及栽培周期長(zhǎng)、效益差的缺點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),民間應(yīng)用的草藥幾乎百分之百是野生。目前全世界的植被正以驚人的速度在改變或遭到破壞,已有5000~6000種植物受到威脅,而我國現(xiàn)有5000個(gè)品種處于瀕危狀態(tài),一些物種已經(jīng)絕跡。藥用資源的保護(hù)和可持續(xù)利用問題已到了迫在眉睫的程度。那么加醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理速培養(yǎng)中藥現(xiàn)代化高科技人才,采用現(xiàn)代生物技術(shù)來快繁瀕危藥物資源也已成為當(dāng)務(wù)之急。其方法措施有:一是植物非試管快繁技術(shù)。據(jù)報(bào)道,寧夏某生物工程所已對(duì)160余種經(jīng)濟(jì)作物取得快繁成功,克服了試管快繁和常規(guī)育苗技術(shù)的缺點(diǎn)。二是生物個(gè)體擴(kuò)增和大規(guī)模培養(yǎng)(細(xì)胞及組織培養(yǎng))??衫媒M織培養(yǎng)植株,又可利用細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)藥用植物次生代謝物或生物轉(zhuǎn)化物。目前均成功地進(jìn)行了人參、三七、西洋參、當(dāng)歸、青篙、紫背天葵等植物細(xì)胞的培養(yǎng)研究工作。該方法的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的:省種、省時(shí)、不受外界環(huán)醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理境影響、無病蟲害、可得到產(chǎn)率高、產(chǎn)量質(zhì)量可靠可控的優(yōu)質(zhì)中藥原料。例如洋地黃強(qiáng)心苷是一類重要的強(qiáng)心藥物,大多是從紫花洋地黃和毛花洋地黃兩種植物中提取得到。但所獲得的這些多種甾心強(qiáng)心,絕大部分為C-12位上沒經(jīng)基的A苷,屬無效且有毒性,只有C-12位羥基化的C苷才有藥用價(jià)值。故若將A苷C-12位上選擇性地經(jīng)基化則可充分利用植物資源生產(chǎn)這種藥物,但化學(xué)方法難以實(shí)現(xiàn)這一過程,因而利用組織等生物技術(shù)從培養(yǎng)細(xì)胞中選擇能進(jìn)行C-12位上經(jīng)基化的細(xì)胞系進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化就成為唯一的途徑。我國工程院院士、上海醫(yī)科大學(xué)的胡之壁教授在德國Tubingen大學(xué)成功地進(jìn)行了毛地黃培養(yǎng)細(xì)胞的生物轉(zhuǎn)化——即篩選出細(xì)胞系GPR2能將洋地黃毒苦全部轉(zhuǎn)化成具高度活性有效成分的洋地黃苷。又如丹參藥材對(duì)心血管疾病有較好的療效,但其原植物中丹參酮的含量較低?,F(xiàn)我國利用生物工程手段建立丹參酮的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)丹參培醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理養(yǎng)物具有丹參酮和隱丹參酮的合成能力,來源于組培根的愈傷組織的隱丹參酮的含量為原植物的6.8倍。這充分展示了生物工程生產(chǎn)特效藥物的光輝前景。

  其次是轉(zhuǎn)基因工程的應(yīng)用。轉(zhuǎn)基因藥會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)它也是中藥生產(chǎn)的一場(chǎng)革命。利用DNA重組定向改造生物,一是有關(guān)代謝途徑的基因工程研究;二是利用有關(guān)轉(zhuǎn)基因植物反應(yīng)器構(gòu)建的研究,利用轉(zhuǎn)基因生物作為反應(yīng)器生產(chǎn)外源基因編碼的產(chǎn)物。目前已經(jīng)生產(chǎn)出了含乙肝疫苗的“藥用土豆”、“香蕉疫苗”以及能分泌含某種藥用蛋白乳的山羊等,使得原來原料來源困難、生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜、治療成本昂貴的有效藥物的生產(chǎn)變得簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、能普遍推廣使用的程度。

  第三是分子水平上的中藥質(zhì)量控制。由于中藥成分復(fù)雜,來源不一,中藥制劑藥味多,工藝各異。,造成質(zhì)量難以控制。這是制約中藥走出國門的關(guān)鍵原因。自八十年代后發(fā)展起來的分子分類學(xué),將生物性狀從表征擴(kuò)展到生物信息大分子,利用DNA、RAN、蛋白質(zhì)三級(jí)信息物質(zhì),反映遺傳密碼傳遞順序。這是物種特醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理征的根本所在,也是中藥最有價(jià)值的分類鑒定指標(biāo)。另一方面利用DNA分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)中藥進(jìn)行質(zhì)量分析和品質(zhì)評(píng)價(jià)具有傳統(tǒng)中藥檢測(cè)方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前該技術(shù)主要有兩種:分子雜交和PCR擴(kuò)增技術(shù)。據(jù)報(bào)道,廣東某大學(xué)利用該技術(shù)已建立了冬蟲夏草DNA鑒別方法,可以說準(zhǔn)確無誤。有專家預(yù)測(cè)不久將來DNA標(biāo)記技術(shù)將會(huì)成為繼光譜色譜后在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究領(lǐng)域內(nèi)又一重要的常規(guī)技術(shù)方法。

  從以上分析可見,分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用將是實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵步驟,隨著研究的深入,這一高新技術(shù)在中醫(yī)藥領(lǐng)域也將會(huì)發(fā)揮其巨大作用,產(chǎn)生無可估量的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)這也是當(dāng)今世界高科技發(fā)展醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理的焦點(diǎn)之一。為此,在GAP中藥材生產(chǎn)上引入現(xiàn)代生物工程高新技術(shù)也是加速實(shí)施中藥現(xiàn)代化的目的之一。

  中藥材是整個(gè)中藥事業(yè)的一個(gè)領(lǐng)域,引進(jìn)和導(dǎo)入當(dāng)今高科技的生物工程技術(shù),勢(shì)必引起中藥材研究和發(fā)展的一場(chǎng)變革。除了會(huì)使中藥材的研究發(fā)展有長(zhǎng)足的進(jìn)步之外,它將促使整個(gè)中藥傳統(tǒng)研究開發(fā)利用上發(fā)生一個(gè)新的突破,產(chǎn)生一個(gè)新的飛躍。

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主講老師:劉 楝老師

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