生物技術在中醫藥領域的應用前景

摘 要：近年來，生物技術的發展十分迅猛。利用生物技術，可以對分子或細胞進行有目的的改造，改變其生長和繁殖特性，從而提高生物制品的產量和質量，滿足人類日益增長的需求技術。生物技術包括細胞工程、發酵工程、酶和蛋白質工程、基因工程等。生物技術在許多領域都有著十分廣泛的應用。在中草藥的生產和研究領域，運用生物技術可以更高效地保存和繁殖野生資源，快速生產大量安全性較高的藥材，減小中藥材中部分成分對機體的刺激。本文介紹了幾種主要的生物技術，并分析了其在中醫藥領域的應用前景，以期為研究人員提供參考。

關鍵詞：基因工程;細胞工程;中醫藥;中草藥

中圖分類號：R318.08 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0199-02

0 引言

作為二十一世紀高新技術的核心，生物技術在醫藥、環保、食品等領域都有著非常廣泛的應用。當前，許多國家的科學家都意識到了生物體內發生的代謝反應的復雜性，他們致力于對基因表達調控過程、生物大分子合成過程的研究，為生物技術的不斷成熟提供了重要保障。生物技術包括基因工程、細胞工程、酶工程等，這些技術可以被應用于藥物的研發與生產、疾病的診斷與治療、病原體的特性研究、珍稀物種的高效繁殖等。我們應當在應用的生物技術的同時，對其進行不斷改善，使其更好地服務于人類健康。

中醫藥是我國巨大的醫藥寶庫。中醫藥要實現現代化，打開國際市場，就必須在研究中應用高新科技，從而得到有說服力的研究成果。生物技術可以為中醫藥領域的許多難題提供合適的解決方案，并促進中醫藥領域的發展。

1生物技術的簡介

應用生物學、化學等學科的知識，我們可以有目的地改造基因及細胞，使之生產人類需要的生物制品;我們還可以利用亞細胞結構及生物大分子（細胞器和酶），來生產有用的物質，這就是生物技術。目前，許多生物技術已經較為成熟，并廣泛應用在醫藥、食品等領域。

1.1基因工程

運用基因工程技術，可以隨心所欲地對DNA進行重組。可以通過改變酶的種類及反應體系的成分，實現同源重組或異源重組。我們可以在體外環境下擴增幾乎所有動物、植物及微生物的任何基因，并將其轉移到受體細胞中。這些基因進入受體細胞后，可以迅速被轉錄、翻譯。這樣，我們就可以很快得到大量目的產物。科學家已經發現一系列可以調節目的基因表達過程的藥物。它們通常具有一定的生物活性，同時又不干擾細胞中其他基因的表達，此外，這些藥物還具有性質穩定、毒性較低的特點，它們不會被細胞很快代謝掉，且幾乎不會影響細胞的生長、繁殖。利用這些藥物，我們可以方便、高效地控制目的基因的表達，從而得到所需要的產物[1]。目前，基因工程技術已經較為成熟，科學家應當對其應用過程中的問題進行深入研究，從而不斷改進現有技術。

1.2細胞工程

在生產某些藥物的過程中，如果我們將動植物體或動植物組織作為全部藥物的來源，那么藥物的供應量將受到限制，藥物的生產周期也將延長。在體外環境下培養細胞或組織，使之分泌對人類有用的蛋白或小分子，可能是一個較好的解決方案。通過細胞工程，我們可以生產有用的生物產品，或者協助珍稀物種的繁殖。細胞工程的應用，大大降低了一系列動物制品和植物提取物的生產成本。我們已經應用細胞工程，生產紫杉醇、黃連等藥物，這無疑是腫瘤患者及慢性病患者的福音[2]。

1.3酶工程

酶工程是指在特定的反應場所，利用酶的作用，對一些反應進行催化，從而得到特定產品的過程。由于酶是一種十分高效的催化劑，利用酶生產生物制品，可以大大提高生產效率，并提高產物的純度。利用固定化酶技術，我們可以高效地生產青霉素等藥物，這無疑是感染性疾病患者的福音。此外，固定化酶還可以治療一系列先天性疾病。在藥用植物體內，酶參與許多有效成分的合成。我們可以擴增能夠控制或調節酶的合成過程的基因，并將其插入到植物表達載體中，提高酶的表達量，從而在體外高效模擬植物的次生代謝過程。不過，這方面的研究成果還十分稀少。科學家應當對酶的合成過程，以及有藥用價值的活性物質的代謝過程進行更深入的研究，從而利用酶工程技術，實現藥物的大規模生產[3]。

1.4發酵工程

通過大規模地培養特定微生物，我們可以得到高濃度的代謝產物，這就是發酵工程。發酵工程在食品、醫藥等領域都扮演著重要的角色。不過，傳統的發酵過程有一定的局限性。微生物的代謝過程可能會被濃度逐漸升高的終產物所抑制。也就是說，當微生物的某些代謝產物達到一定濃度后，菌種的生長和繁殖速度會大大降低，這將影響整體的生產效率，提高生產成本。針對這個問題，科學家想到了兩種解決方案。首先，我們應當對菌種進行評估，應選育性能較為優良、幾乎不受環境影響的菌種，生產目的產物。此外，我們還應當在發酵的同時，將產物移到體系之外，從而避免產物的積累抑制發酵的過程，提高發酵產率[4]。

2生物技術在中醫藥領域的應用前景

2.1基因工程在中醫藥領域的應用前景

在改造藥用植物的過程中，我們可以通過定向進化，增強植物抗病、抗蟲、抗除草劑的能力。利用基因工程技術，我們可以將目標基因高效地轉入到藥用植物的細胞中，并使該基因在植物細胞內穩定地表達，從而得到有許多優良特性的轉基因藥用植物，提高藥用植物的生長、繁殖及抗病能力。

中藥復方是我國中醫用藥的主要形式。用科學的、可靠的方法研究復方，是中藥現代化進程的必由之路。如何對中藥復方中的有效成分進行更深入的研究，闡明其治療疾病的機理，并證實其在疾病治療中的效果，是一個十分關鍵的問題。目前，已經有許多科研工作者致力于對中藥復方的成分及作用機理進行深入的研究。不過，如何評估不同性狀的中藥復方的治療效果，科學界尚無定論。多數復方可能含有多種蛋白質、多肽、多糖等，我們很難確定究竟是哪一種或哪幾種成分在進入體內后的活性較高，在疾病的治療中發揮作用。利用基因工程技術，我們可以便捷地研究這些成分的作用，這可能成為復方研究的重要突破。在了解與復方成分合成相關的基因后，我們可以利用基因工程技術，從復方中分離出這些可能與活性成分的合成相關的基因，將題目轉入受體細胞，從而生產高活性、高純度的藥物，這些藥物的純度更高，幾乎不含有其他雜質，是進行藥理作用研究的好幫手。此外，我們還可以利用RAPD等技術，對藥用植物的基因的表達情況進行深入的分析，并研究這些關鍵基因的主要修飾位點，從而讓中藥的生產更加高效、規范，這在中藥質量標準化進程中有著十分重要的意義。不過，在利用生物技術修飾相關基因的過程中，我們應當注意不要引入可能對人體有毒有害的物質。這是因為，中藥的成分十分復雜，一些有效成分的性質可能與這些有毒有害的化合物的性質十分相似，這導致產物的分離和純化十分困難，并可能降低所生產藥物的安全性。

2.2細胞工程在中醫藥領域的應用前景

我們可以利用植物生產幾萬種化合物。由于植物細胞中存在著多種可以幫助蛋白正確折疊的細胞器，植物細胞是比微生物更有潛力的“微型工廠”。雖然目前的合成技術已經十分先進，我們還是難以用常規的化學手段合成一些有生物學活性的物質。植物細胞培養為解決這類問題提供了新思路。相比于整體植株，植物細胞的生長速度較快，且其生長和繁殖過程不會受到氣候、生態環境等因素的制約。因此，植物細胞產生的次生代謝物質，遠遠超過自然植株產生的。在人參皂苷和紫草素等的生產過程中，都需要應用植物細胞工程[5]。需要注意的是，通過植物細胞工程獲得的產物的品質，與從整體植株獲得的產物的品質可能存在著一定程度的差別。我們在成功地獲得能夠生產所需藥物的細胞株系或植物組織后，還需要對其次生代謝物質的性質進行深入的研究，并與從天然植株中獲得的物質對比，從而確保所生產的物質的安全性。此外，在體外環境下培養植物細胞的過程中，我們還需要注意一系列的問題。首先，植物細胞產生的物質，可能會抑制自身的生長及代謝。在這種情況下，我們應當將這些有抑制作用的物質及時地移除整個反應體系，從而避免植物細胞生長的停滯;其次，在離體條件下，培養條件將成為植物細胞生長及繁殖速度的決定因素之一，我們應當通過一系列嚴謹的實驗，不斷摸索植物細胞的最適生長條件，這可能會涉及光照強度、溫度及二氧化碳濃度的控制，也可能與某些植物激素的添加濃度及添加方式相關。最后，在獲得相應產物后，我們應當測試產物的純度，評估產物的質量，從而提高生物制品的安全性。

2.3酶工程在中醫藥領域的應用前景

植物的代謝過程非常復雜，可能涉及多條信號通路，需要許多種酶的參與。為了更好地理解某些藥物有效成分的生物合成過程，我們需要對其合成途徑及其中起關鍵作用的酶進行深入的研究，從而提高產品的純度和安全性。此外，我們也可以利用酶工程研究中藥在體內的代謝途徑。經過功能篩選，可以得到藥物代謝過程中的一個或幾個關鍵酶，研究這些酶與藥物的相互作用，有助于解釋中藥的作用機理，研究中藥的毒性。

2.4發酵工程在中醫藥領域的應用前景

早在幾千年前，我們的先人就應用發酵法來制備中藥。不斷成熟的發酵工程技術，為中藥的生產提供了新思路。如果我們只是應用天然存在的微生物進行發酵，可能會導致雜菌的混入，這會造成所生產藥物的純度降低，并可能導致產物中混入一些有毒的物質，影響所生產藥物的安全性。因此，如何解決雜菌污染問題，是生物學家及發酵工程技術人員面臨的重要挑戰。為了切實提高發酵類中藥的安全性，我們必須不斷改善其制備工藝。將發酵類中藥的基質滅菌，然后接入純種的菌種，可能有助于解決這一問題。應用這種方法，我們可以批量生產高質量的中藥[6]。不過，其具體的藥理作用是否與應用傳統方法生產的中藥存在差別，還需要科研人員的進一步研究。

3結語

隨著分子生物學的發展，與基因工程和細胞工程相關的技術也在不斷成熟。生物技術可以解決中醫藥現代化進程中的一些問題，因此，其在中醫藥領域的應用前景十分廣闊。將生物技術應用于中藥生產，不僅可以更好地保護珍稀藥材，還可以實現中藥活性成分的規模化生產。我們應當利用生物技術，深入研究中醫藥領域的關鍵問題，從而加快中醫藥現代化進程，助力我國中藥進入國際市場。

參考文獻

[1] 施偲.生物技術與中藥研發[J].衛生職業教育，2013，31（11）：156-158.

[2] 胡之璧.中藥生物技術與中藥資源的可持續發展[J].上海中醫藥大學學報，2012，26（2）：5-8.

[3] 閆玉清，徐淑紅，高磊，等.生物工程技術在中藥中的應用與進展[J].黑龍江醫藥，2005（1）：32-34.

[4] 徐志堯.生物技術在中醫藥現代化研究中的應用[J].天津藥學，2004（6）：38-41.

[5] 董昌武.生物醫學與生物技術對中醫藥發展的影響[J].中醫藥學刊，2003（1）：121-122+127-129.

[6] 張清，戚秀萍.生物技術在中醫藥研究與開發中的應用[J].基層中藥雜志，2002（6）：53-54.

收稿日期：2020-02-06

作者簡介：汪凌菲，女，上海人，研究方向：生物科學。