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)域的運用現(xiàn)狀，并對其應(yīng)用前景進行了展望。

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? ? ? ? 文獻標志碼：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33.23%[6]，完全可以實現(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88.5%[9]。因為組織培養(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]等多種中藥進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

1.3? 中藥材種質(zhì)資源保護應(yīng)用

對于中藥資源，不僅是索取，更應(yīng)該加強保護。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，已建立用于保護地區(qū)生物物種的生物基因庫[14]。基因庫的建立從根源上保護了稀有動植物藥材，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)外的認可。

2.1? DNA分析技術(shù)在中藥鑒定的應(yīng)用

該技術(shù)運用聚合酶鏈反應(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隨機擴增多態(tài)性、相關(guān)序列擴增多態(tài)性、簡單重復(fù)序列間擴增和擴增限制性片段多態(tài)性等方法用于中藥鑒別。Rana等[16]把相關(guān)序列擴增多態(tài)性（SRAP）標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的特定基因片段，基因芯片就能把其測試出來，以達到鑒定藥材的目的[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)危⒄撌隽烁髯缘膬?yōu)缺點。電泳技術(shù)運用到親緣關(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)在研究中藥作用機理的應(yīng)用

中藥的活性成分和作用機理不清楚是中藥未能在國際上得到廣泛承認、應(yīng)用的原因，而闡明中藥的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機制是突破中藥研發(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)靶細胞進行分子對接，以達到從分子水平闡釋中藥成分與靶細胞之間相互作用機制的目的。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制，通過實驗，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)的作用機理。由此可知，利用生物技術(shù)，中藥單一藥物的作用機理是有根可尋的，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胞SGC-7901基因表達譜的影響，實驗效果達到預(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)靶點之間的相互作用進行分子對接研究，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)成分數(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、疾病之間的關(guān)系，解釋中藥復(fù)方的多靶標作用機制。③根據(jù)評價結(jié)果，篩選出可以和特定靶標結(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：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)模化、透明化、科學(xué)化，是中藥走向世界的必由之路。

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