【關鍵詞】 生物技術；,,中藥；,,現代化

　　摘要：目前，在我國中藥產業呈持續發展趨勢的同時，也存在著中藥材質量不穩定、品種混亂、無嚴格的質量標準體系等諸多問題，所以應用現代生物技術完善其不足，勢在必行。自20世紀80年代PCR技術問世至今，現代生物技術領域進入了一個新時代，并且在中藥現代化研究中展示出良好的應用前景。例如，用分子標記技術進行中藥材的甄別和品種選育；利用遺傳轉化、組織和細胞培養手段進行藥用植物的保護等。該文對現代生物技術在中藥現代化的應用進行了全面、深入的論述。

　　關鍵詞：生物技術； 中藥； 現代化

　　The Application of Modern Biotechnologies in the Modernization of Chinese Traditional Medicine

　　　Abstract： Nowadays, the traditional Chinese medical industry of our country shows a tendency of developing continuously, but there are also a lot of problems，such as the unstable quality of Chinese medicinal materials, the disordered variety , absence of the strict quality standard system and so on. So it's essential to make use of the modern biotechnologies to improve its deficiency. Since PCR technology came out in the eighties of the last century, the modern biotechnologies have entered new period and shown a well application prospect in the modernized research of traditional Chinese medicine. For example, use the molecular marker technology on discriminating Chinese medicinal materials and selective breeding, utilize genetic transformation, tissue and cell c*tion technologes to protect the medical plants, etc. This text gives a comprehensive and in-depth review on the application of modern biotechnologies in traditional Chinese medicine.

　　Key words：Biotechnology; Traditional Chinese medicine; Modernization 　　中藥是祖國醫學防病治病的物質基礎，是我國傳統藥學寶庫，包含中藥材、藥材飲片及中成藥。中藥在醫療保健中發揮著越來越大的作用，對進入高齡化社會的21世紀來說，中藥制劑作用緩和、對慢性疾病療效顯著，適于老年患者,具有廣闊的發展空間［1］。但在現代主流醫學中，中醫藥僅扮演配角，競爭力明顯低于國外同行業。據統計，日本一家中藥企業用中國的“*”配方和地道中藥材制成“救心丹”后返銷我國，2003年在我國的銷售額達1億美元。韓國僅“高麗參”一項出口就相當于我國全部中藥材出口額的50%，價格比我國人參高出10倍左右。市場上中成藥的銷售額每年約160億美元，日本占80%，韓國占10%，而我國只占5%左右。專家認為，“洋中藥”療效穩定，質量可控，特別是在有效成分提純方面科研創新和技術水平高。而我國中藥還未擺脫傳統用藥方式，即使是制成的丹、丸、散、片，也有著標準不一、質量不穩的問題。絕大多數中成藥在安全性及有效性方面沒有完整的科學數據，從原材料到產品生產缺少可控的質量標準，中藥產品與藥品標準和要求并不接軌。我國中藥資源豐富，歷史悠久，但這一優勢在競爭激烈的醫藥市場上卻沒有得到充分體現，在出口及基礎研究領域落后于日本、韓國、中國臺灣等國家和地區。中藥材原料生產與質量標準化，是我國中藥現代化的zui大“瓶頸”。要改變這種局面，爭得世界傳統藥物市場的一席之地，針對控制標準不科學，生產管理不夠規范，藥物作用機理和毒理作用不明確以及新藥有效成分的篩選缺乏科學性這些弊端，唯有利用現代生物技術改造中藥，加快中藥現代化進程。

　　1 中藥現代化

　　中藥現代化是以中醫藥基礎理論為指導，用現代科學技術，研究中藥的科屬種源、成分分析、炮制研究、組方原理、制劑開發、制劑標準、質量控制等一系列工作。現代化中藥產品的特點為三效：、*、長效；三小：劑量小、毒性小、副作用小；三便：便于儲藏、便于攜帶、便于服用［2］。

　　2 中藥現代化中的一些生物技術

　　2.1 色譜技術提取分離中藥有效成分難是導致中成藥療效差、質量不可控的主要原因，應用色譜技術可改善這一關鍵技術難題。色譜主要是利用物質在流動相與固定相中的分配系數差異而分離樣品。樣品中的各組分在兩相相對運動時被多次分配，分配系數大的組分遷移速度慢；反之則速度快，因此被分離。20世紀70年代液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）崛起，彌補了氣相色譜法（Gas Chromatography, GC）不能直接用于分析、難揮發、不穩定及高分子樣品的弱點，擴大了色譜法的應用范圍［3］。20世紀80年代末毛細管電泳法（Capillary Electrophoresis, CE）快速發展，分離效果（柱效可達到107）遠大于經典的色譜法。CE易于選擇各種分離性的添加劑，能較好地彌補HPLC效率低、擴散系數小等不足［4］。Zauggs等［5］用β-環糊精為手性添加劑，以十二烷基硫酸鈉為表面活性劑的方法分離奎寧、奎尼丁等化合物，鑒別出奎寧、奎尼丁。SFE-HPLC（超臨界流體萃取-液相色譜）聯用體系，用于自動化萃取芳香族化合物，選擇性強、靈敏度高。Beike等［6］用LC-MS法定量測定了人血、胃內容物和組織中的紫杉堿和異紫杉堿。Setzer等［7］采用LC-NMR和LC-MS相結合的方法，對佛手柑類植物（Stauranthus perforatus）的樹皮二氯甲烷提取物中有細胞毒作用的成分進行了分析，鑒定出6種呋喃香豆素類化合物和9種喹啉生物堿（其中7種為新化合物）。

　　2.2 DNA遺傳標記、電泳技術DNA作為生物群體細胞中的遺傳物質，具有遺傳穩定性，代表了該種群的基本遺傳特征，對其標記，制定出其的標準DNA指紋圖譜，為鑒別不同類別中藥提供了方便快捷的方法。主要有擴增片段長度多態性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP），限制性片段長度多態性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP） ，隨機擴增多態性（Random Amplified Polymorphism DNA，RAPD） ，微衛星DNA，任意引物PCR等。RAPD簡便、快速，應用zui廣，已鑒定了木藍屬8種生藥、鐵線蓮屬7種生藥和西紅花［8］等。用RFLP技術鑒定了羽扇豆屬藥用植物的親緣關系與所含生物堿類成分的相關性。PCR直接測序技術用于鑒定人參、雞內金、鹿鞭等。毛細管電泳法（High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE）是近幾十年飛速發展起來的新的分析技術，它根據離子在緩沖液中遷移的速度與電場呈正比原理,將凝膠電泳解析度和快速液相色譜技術溶為一體，展示出*的分離能力與極大的應用前景。如用于測定*血漿濃度［9］,測定中藥、中成藥的有效成分含量［10］。

　　2.3 分子免疫技術疾病發生時異常基因功能的實現zui終還依賴于蛋白質表達,中醫藥預防和治療疾病的療效zui終也往往落實到蛋白質,通過對有關蛋白質的調控而發揮作用［11~12］，因此,觀察蛋白質水平的變化是中醫藥作用機制研究的重要環節。分子免疫技術檢測的原理是應用已知特定的抗體（抗原）對標本中相應的抗原（抗體）蛋白進行定性或定量的檢測。應用于中藥材，鑒別其真偽，特異性強。目前主要包括免疫印跡法、放射免疫檢測、熒光免疫檢測、免疫酶技術、免疫-聚合酶鏈式反應技術等［13］。

　　2.4 轉基因技術國外獲得成功的轉基因藥用植物有8種，其中轉基因煙草可以生產人用溶酶體酶及多種人與動物疾病抗體，轉基因玉米生產重組霍亂疫苗、單克隆抗體等。藥用植物基因工程起步較晚，但也有一些可喜成果，方法主要有農桿菌介導的基因轉移、種質系統的基因轉移和外源基因直接導入法。以Arntzen研究小組為代表的多個研究組相繼在煙草、馬鈴薯、苜蓿等植物中成功表達了乙肝病毒表面抗原、大腸桿菌毒素B亞基、霍亂毒素B亞基、諾瓦克病毒衣殼蛋白等［14］。戴均貴等［15］用長春花懸浮培養細胞實現了對*的生物轉化。轉基因技術廣泛地用于優化種質，保護和繁殖瀕危動、植物品種，保證中藥資源的可持續發展。提高表達效率，大規模生產仍是目前研究的難點。

　　2.5 基因芯片技術基因芯片技術可顯示出中藥作用的所有靶基因。藥物處理后基因表達的改變對研究藥物作用機制有一定的提示作用。此技術可以分析單味中藥或中藥復方用藥前后機體的不同組織、器官基因表達的差異，從而發現一組病癥相關基因和藥物效應基因，作為藥物篩選靶標，優化靶點，開發新藥。同時可對中藥中的各種成分進行平行篩選，比較各種成分作用后機體基因表達的差異，結合體內組織學和生物化學的改變，探索中藥的有效成分及存在狀況，尋找有效部位和制備單體。現在北京、上海的兩個*藥物篩選中心均已采用此技術對中藥提取物和天然化學成分進行篩選，浙江江南生物科技有限公司已經研制出中藥鑒定和篩選的基因芯片。王軍等［16］用此探討局灶硬化性腎小球腎炎模型小鼠的細胞因子表達譜，以及復方積雪草對其細胞因子網絡的表達調控作用。余榕捷等［17］利用基因芯片研究六味*對老年大鼠基因表達的影響。吳偉康等［18］應用基因表達譜芯片觀察小鼠心肌缺血后基因表達的變化以及*對其的影響。Wachs等［19］發明了一種微型化的離子噴霧裝置，適合于與基于芯片的分離裝置、多孔或帶有待測樣品殘渣的表面聯用，幫助人們對芯片分離所得樣品或多孔板中樣品進行質譜檢測。

　　2.6 植物細胞工程實施藥用植物的細胞工程，可以利用生物反應器對植物細胞組織大規模培養，通過一系列的單元操作和有效的細胞程序調控，提高中藥有效成分含量，通過對有效成分含量的標準化，可提供與天然中藥材具有相同藥理作用的中藥原料產品。其次，還可運用植物細胞工程技術分離和提取中藥有效成分，解決原料（栽培）質控、安全性和有效性等問題，使中藥產品的技術含量高，質量可控， 療效確切， 易于制備各種現代制劑。植物細胞工程有助于實現中藥生產標準化，實現瀕危中藥材和具有較高臨床價值的現代中藥產品的二次開發。目前，已從400多種藥用植物中建立了組織和細胞培養物，分離出600多種代謝產物。我國許多藥用植物如人參、丹參、甘草、黃連等的細胞培養都獲得了成功，人參、新疆紫草細胞培養技術接近*水平，已經工業化和商品化。姜海英［20］報道，人參通過組培生長25 d后，人參皂苷含量高達3.5％～6.0％ ，藥效相當于6齡參。中科院生化過程工程研究所成功培養了*、紫草寧、麻黃堿、雪蓮、藏紅花等10余種藥用植物及代謝產物，還在微型薯、青蒿發根轉化苗反應器培養方面獲得了成功［21］。美國Phyto公司已達到75 000 L*的生產規模。此外，毛狀根和不定根組織培養也很成功，培養的黃芪毛狀根的效價與藥用黃芪類似，丹參毛狀根的培養物含有7種丹參堿。并能分泌到培養基中。希臘毛地黃細胞在褐藻酸鹽的固定化下培養，可將有毒物質毛地黃苷轉化為地高辛，利用紫草細胞培養技術生產紫草寧等［22］。依據野生新疆雪蓮的抗炎、抗輻射等作用，有人［23］進行了細胞培養物與天然新疆雪蓮抗炎、鎮痛和抗輻射的藥理實驗，表明新疆雪蓮細胞培養物可以成為野生新疆雪蓮的替代品，具有深入開發應用的價值。

　　2.7 發酵工程中藥發酵研究始于20世紀80年代，人工條件下利用細胞的快速增殖與次生代謝產物的產生，為人工資源的生產提供技術平臺。水蛭素不與血小板反應,在治療血小板減少癥（HIT）方面具有其它抗凝藥物*的效果。在5L發酵罐中重組畢赤酵母能夠高密度發酵產生水蛭素,zui高總產量1.8 g/L, 為大規模工業化鋪平了道路［24］。周曉燕等［25］用經選育的豬芩PU-99菌作生產菌株，在1t罐中生產，菌絲體干重2.3％，含粗多糖31％。利用微生物生長代謝來炮制中藥，比一般的物理或化學炮制手段*，可較大幅度地改變藥性，提高療效，降低毒副作用，為中藥活性成分結構修飾提供新途徑，產生新藥效，擴大適應癥，保護中藥活性成分免遭破壞，節省藥源。

　　3 總結

　　中藥現代化關鍵在“標準”，中藥質量標準化是一項復雜的系統工程，涉及藥材的種質基因、生態環境、栽培馴化技術及采收、加工、貯運、制劑工藝等復雜因素。因此，我們要用各種現代分析技術，建立既達到標準，又符合中藥實際狀況，有中藥自身特色的質量標準評價體系，使之科學化、標準化，確保臨床用藥的安全性、有效性，促進現代中藥制藥工業的發展。當然，我們不能盲目崇尚化學藥品的標準要求，而是應結合西藥的*挖掘、加強中藥復方的穩定性、可控性。目前，我國正全面實施中藥材生產質量管理規范（GAP）、藥品生產質量管理規范（GMP）、藥物非臨床研究質量管理規范（GLP）、藥物臨床試驗質量管理規范（GCP）和藥品經營質量管理規范（GSP），以規范中藥研究、開發、生產和流通各個過程，提高其行業的標準化水平。上述技術都是從分子水平闡述中藥及其復方的作用機理，保護中藥的種質資源與基因資源，研發中藥新藥以及中藥材的現代鑒定等。可以根據不同品種的生產要求，自動化控制和在線監測，利用超臨界二氧化碳萃取技術、膜技術、大孔樹脂吸附、納米科技等*實現藥品質量的穩定和可控。另外，還可應用蛋白質重組等高通量技術研究其作用的分子機制，從蛋白質圖譜的變化中尋找中藥靶點和途徑，以利于新藥研發和中藥的二次開發。生產技術現代化是中藥現代化的重要方面，應結合GMP認證工作，加強企業技術改造，使中藥生產從傳統方式向現代化生產方式轉變。隨著中醫藥在防治“非典”中發揮的*作用，“回歸自然”熱潮興起，但我國中藥卻因為缺乏科學標準而難以進軍市場。中藥不僅面臨國內外市場的激烈競爭，還將遭到資源流失和知識產權丟失的威脅。所以我們必須全面提高中藥的技術含量，研發出高質量的中藥新藥。一般采用兩種思路，一是從中藥材中提取有效成分的單體成分，將這些單體成分以一定的配伍方式制成制劑；二是從中藥材中全面提取所有成分，去除非藥效的物質（蛋白質、鞣酸、樹脂等大分子及重金屬、砷、草酸等小分子），利用中藥經驗原方配伍原則，發揮植物自身優勢。這兩種思路目前都在進行。總之，進行中藥現代化，關鍵是將傳統優勢與現代醫學理論和*結合，提高傳統中成藥各個生產環節的科技成分，應用現代生物技術，在中藥的作用機理、新技術、質量標準等方面深入研究。