基因技术与中药现代化研究
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2005年7月27日
作者：郭 澄
当今世人普遍认同，中华民族的兴衰从祖先起就与中医药防治疾病的卓越疗效连接在一起。但时代在发展，中药的研究思路和手段以及临床应用等方面还存在许多问题，例如品种混乱、品质退化、质量难于保证、临床疗效重现性差；尤其是中国作为中药大国，在国际天然药物市场上仅占1~3%的份额，中药现代化进程没有实质性突破。因此中药要在继承中求发展，形势非常严峻，但同时也为我们应用新技术去研究发展中医药提供了广阔的空间。
1 中药研究开发的现状与问题
1.1 现状
1.1.1 资源 现已查明我国高等植物约有3万种，居世界第3位，其中药用植物有1万多种，中国药典一部收载中药及成方992种。国家在近十五年设立重点攻关课题已对300种中药材进行了较为系统的整理和研究，作者也承担了2个品种的研究。
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1.1.2资源的扩大与保护 研究重点主要包括：近亲缘或不同的药用部位、人工繁殖或种植、代用品、活性成分的半合成。
1.1.3资源的开发利用 分为三级开发，即发展优质高产药材和原料的一级开发、发展产品的二级开发；发展新药的三级开发。
1.1.4活性成分研究 对400余种中药材进行了较深入的研究，筛选出几千个活性成分。
1.1.5其他还包括中药药性理论、中药制剂、中药饮片炮制、中药药理、中药成分分析等。
1.2存在的问题
1.2.1从总体上讲，把几千年的传统中药提高到时代的先进水平上无论在指导思想和技术方法上都没有实质性突破。
1.2.2进行系统深入研究的中药材品种数量还很少。
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1.2.3药用资源的利用和保护作用。我国珍稀濒危植物种药用植物102种，属于常用中药有33种。发展中药与保护中药存在着矛盾。
1.2.4“地道性”研究 尚难于如何用现代科学技术理论阐明其科学内涵使之在指导药用资源开发和利用中发挥出更大的作用。
1.2.5质量控制研究 主要表现在无法更有效地克服中药材的有害污染、控制质量、对其有效成
[作者简介] 郭 澄(1965-)，男(汉族)，博士，主任药师、教授，硕士生导师
分进行调控。
1.2.6新药研究 中药新药研究的低水平重复、效率低、有影响力的拳头产品屈指可数。
2 “中药基因组计划”的研究
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“中药基因组计划”将是中药研究和应用的转折点，是中药现代化新的里程碑。其主要内容是：染色体的分离和制备、核酸的分离提取、核基因组作图、建立基因文库、基因序列测定、中药基因组生物信息学研究、功能基因和次生代谢酶基因的测定、基因的克隆与表达(工业化生产)、中药转基因(田间种植)、通过代谢工程合成小分子有效成分、基因芯片的应用。
其中基因芯片是二十世纪90年代后期发展起来的一项高新技术，它将多种基因探针高密集地固定在一块小小的玻片上，从而达到一次实验同时检测多种疾病或分析多种生物样本的目的，在临床诊断、新药开发、环境保护、农业生产等方面有广泛应用。基因芯片可分为二类，一类指分类、鉴定芯片，可用于对中药材及制剂的定性、定量分析。在药物鉴定、质量保证方面具有重要的应用价值，还可以寻找、发现中药新基因；另一类基因芯片用于药效筛选以及药理分析，用于证实、发现中药新品种。
2.1 药用植物种质资源 “种”(species)的分类单位已远远不够，应进一步知道种内的遗传变异情况即种质(germplasm)。种质资源是中药研究和应用的起点。目前基因芯片技术已开始用于基因资源的发现和利用、引种栽培和资源保护、道地药材和GAP研究。
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道地药材(orthodox drugs)与非道地药材为同种异地生物，两者形态、组织构造等特征的差别往往不明显，给道地药材的鉴别带来很大困难。而利用基因芯片高效、高通量分析生物信息的优势可快速进行鉴别。这种鉴别芯片可以采用密度较低，集PCR、杂交、检测于一体的PCR芯片。这类芯片成本低，应用广泛，可推广到各地中药材站、医院的药材科、海关，以及众多的中药科研机构。
育种上突破性的成就取决于关键性状的变异及其基因的发现和利用。目前人参、菊花、贝母等30余种形成了地方优良品种，这与巨大的药材市场相比只能算是极其初步的工作。而且这样的优良品种尚无法知道遗传纯度，还不能算是真正的品种。育种将是今后十分诱人的研究领域。
GAP研究是试图对药材生产源头加以规范的管理，建立质量稳定、无(低)污染和可
持续化利用的药材产业，使产前(种子品质)、产中(栽培技术)和产后(加工)都有章可循。GAP已是中药研究首先需要考虑的问题，否者将严重影响申报和今后的生产。其中筛选和培育药用植物优良品种的工作将取决于基因技术的引入。
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2.2 中药的安全性(毒性)检测 中药的毒性、安全性检测将成为中药研究的又一热点。如何准确、快速、高效地评价中药复方及其组成药物是否有毒？如何确定有毒中药、中药的有毒成份、中药的有毒部位？基因芯片在中药领域的运用将为我们提供有效的手段。如果用基因芯片研究某种中药或其提取物作用于细胞后基因表达的变化，如发现一些重要的功能基因表达有明显改变，则提示此物质在研究剂量下可能有一定的毒性。它所涉及到的基因包括凋亡、细胞周期调控、药物转化代谢、DNA复制与修复等。可达到省时、省力，且可减轻对实验动物的依赖。
2.3 生物技术平台 利用高密度基因芯片建立一个中医药技术平台，即评价中药的疗效、代谢方式、毒副作用，以及筛查中药新药的技术平台。这一技术平台不仅可应用于中药新药的研制，也可运用于中医药基础理论的科学论证。利用高密度芯片上的优势，建立这样的技术平台，以及由此使中药制剂的质量从可变性转变为可严格控制性，其直接和间接商业利润非常可观。
2.4 高通量筛选中药活性成分 目前中药化学成分开发成新药，其成功率低的原因是其本身生物活性低，以及对化合物的生物活性研究水平低，内容少，全面系统研究的中药是极少数。其中的研究存在着大量的遗漏。高通量筛选配合高效天然化合物提取分离方法进行药物筛选，真正实现快速、大规模和一药多筛。同时使分离纯化工作有明确的目的和方向。
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2.5复方研究 中药复方成分的复杂性，也只有借助基因芯片技术进行药与药的配伍、成分与成分的配伍，才能更快速、更准确、更为可行。利用生物芯片技术可以将传统的古方、验方、秘方在分子水平进行准确、快速、高效的筛选，大大缩短新药研究的周期。
2.6 中药研究开发方面
2.6.1生药鉴定 我国中药品种混乱，质量难于保证，严重制约中医药的安全有效及其向现代化、标准化和国际化的发展。基因芯片的应用将使生药鉴定和质量分析从细胞和亚细胞水平向分子水平发展。选择常用中药及其近缘品种、易混淆品种、珍稀品种、动物药材、破碎药材(包括饮片)等开展工作。
2.6.2“优良品种”和GAP 涉及种质资源、道地药材(基地选址)和优良种子种苗的获得。研究道地药材基因组特征,最终实现道地药材真伪鉴别系统及优良种系基因库标准基因图谱的建立,特别是对效成分的研究,可为新药的研究提供先导化合物;对功能基因组顺序结构和调节机理的阐明,能够提高有效物质的产量和减除有害成分,还可用于转基因中药材的构建和解决濒危药材的可持续应用。结合即将开展的中药新药研究项目中涉及的药材品种进行GAP研究。
2.6.3活性成分与新药研究开发 重点建立肿瘤、心脑血管、老年病(包括抗疲劳等保健品)的研究技术平台和选择中药(包括复方)研究对象。有针对性地选择单复方，利用基因芯片技术筛选活性成分，重点开发二类新药。同时从基因表达谱或产物的差比性分析，研究中药复方作用的基因调控、修饰过程等。如指纹谱研究。, 百拇医药
当今世人普遍认同，中华民族的兴衰从祖先起就与中医药防治疾病的卓越疗效连接在一起。但时代在发展，中药的研究思路和手段以及临床应用等方面还存在许多问题，例如品种混乱、品质退化、质量难于保证、临床疗效重现性差；尤其是中国作为中药大国，在国际天然药物市场上仅占1~3%的份额，中药现代化进程没有实质性突破。因此中药要在继承中求发展，形势非常严峻，但同时也为我们应用新技术去研究发展中医药提供了广阔的空间。
1 中药研究开发的现状与问题
1.1 现状
1.1.1 资源 现已查明我国高等植物约有3万种，居世界第3位，其中药用植物有1万多种，中国药典一部收载中药及成方992种。国家在近十五年设立重点攻关课题已对300种中药材进行了较为系统的整理和研究，作者也承担了2个品种的研究。
, http://www.100md.com
1.1.2资源的扩大与保护 研究重点主要包括：近亲缘或不同的药用部位、人工繁殖或种植、代用品、活性成分的半合成。
1.1.3资源的开发利用 分为三级开发，即发展优质高产药材和原料的一级开发、发展产品的二级开发；发展新药的三级开发。
1.1.4活性成分研究 对400余种中药材进行了较深入的研究，筛选出几千个活性成分。
1.1.5其他还包括中药药性理论、中药制剂、中药饮片炮制、中药药理、中药成分分析等。
1.2存在的问题
1.2.1从总体上讲，把几千年的传统中药提高到时代的先进水平上无论在指导思想和技术方法上都没有实质性突破。
1.2.2进行系统深入研究的中药材品种数量还很少。
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1.2.3药用资源的利用和保护作用。我国珍稀濒危植物种药用植物102种，属于常用中药有33种。发展中药与保护中药存在着矛盾。
1.2.4“地道性”研究 尚难于如何用现代科学技术理论阐明其科学内涵使之在指导药用资源开发和利用中发挥出更大的作用。
1.2.5质量控制研究 主要表现在无法更有效地克服中药材的有害污染、控制质量、对其有效成
[作者简介] 郭 澄(1965-)，男(汉族)，博士，主任药师、教授，硕士生导师
分进行调控。
1.2.6新药研究 中药新药研究的低水平重复、效率低、有影响力的拳头产品屈指可数。
2 “中药基因组计划”的研究
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“中药基因组计划”将是中药研究和应用的转折点，是中药现代化新的里程碑。其主要内容是：染色体的分离和制备、核酸的分离提取、核基因组作图、建立基因文库、基因序列测定、中药基因组生物信息学研究、功能基因和次生代谢酶基因的测定、基因的克隆与表达(工业化生产)、中药转基因(田间种植)、通过代谢工程合成小分子有效成分、基因芯片的应用。
其中基因芯片是二十世纪90年代后期发展起来的一项高新技术，它将多种基因探针高密集地固定在一块小小的玻片上，从而达到一次实验同时检测多种疾病或分析多种生物样本的目的，在临床诊断、新药开发、环境保护、农业生产等方面有广泛应用。基因芯片可分为二类，一类指分类、鉴定芯片，可用于对中药材及制剂的定性、定量分析。在药物鉴定、质量保证方面具有重要的应用价值，还可以寻找、发现中药新基因；另一类基因芯片用于药效筛选以及药理分析，用于证实、发现中药新品种。
2.1 药用植物种质资源 “种”(species)的分类单位已远远不够，应进一步知道种内的遗传变异情况即种质(germplasm)。种质资源是中药研究和应用的起点。目前基因芯片技术已开始用于基因资源的发现和利用、引种栽培和资源保护、道地药材和GAP研究。
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道地药材(orthodox drugs)与非道地药材为同种异地生物，两者形态、组织构造等特征的差别往往不明显，给道地药材的鉴别带来很大困难。而利用基因芯片高效、高通量分析生物信息的优势可快速进行鉴别。这种鉴别芯片可以采用密度较低，集PCR、杂交、检测于一体的PCR芯片。这类芯片成本低，应用广泛，可推广到各地中药材站、医院的药材科、海关，以及众多的中药科研机构。
育种上突破性的成就取决于关键性状的变异及其基因的发现和利用。目前人参、菊花、贝母等30余种形成了地方优良品种，这与巨大的药材市场相比只能算是极其初步的工作。而且这样的优良品种尚无法知道遗传纯度，还不能算是真正的品种。育种将是今后十分诱人的研究领域。
GAP研究是试图对药材生产源头加以规范的管理，建立质量稳定、无(低)污染和可
持续化利用的药材产业，使产前(种子品质)、产中(栽培技术)和产后(加工)都有章可循。GAP已是中药研究首先需要考虑的问题，否者将严重影响申报和今后的生产。其中筛选和培育药用植物优良品种的工作将取决于基因技术的引入。
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2.2 中药的安全性(毒性)检测 中药的毒性、安全性检测将成为中药研究的又一热点。如何准确、快速、高效地评价中药复方及其组成药物是否有毒？如何确定有毒中药、中药的有毒成份、中药的有毒部位？基因芯片在中药领域的运用将为我们提供有效的手段。如果用基因芯片研究某种中药或其提取物作用于细胞后基因表达的变化，如发现一些重要的功能基因表达有明显改变，则提示此物质在研究剂量下可能有一定的毒性。它所涉及到的基因包括凋亡、细胞周期调控、药物转化代谢、DNA复制与修复等。可达到省时、省力，且可减轻对实验动物的依赖。
2.3 生物技术平台 利用高密度基因芯片建立一个中医药技术平台，即评价中药的疗效、代谢方式、毒副作用，以及筛查中药新药的技术平台。这一技术平台不仅可应用于中药新药的研制，也可运用于中医药基础理论的科学论证。利用高密度芯片上的优势，建立这样的技术平台，以及由此使中药制剂的质量从可变性转变为可严格控制性，其直接和间接商业利润非常可观。
2.4 高通量筛选中药活性成分 目前中药化学成分开发成新药，其成功率低的原因是其本身生物活性低，以及对化合物的生物活性研究水平低，内容少，全面系统研究的中药是极少数。其中的研究存在着大量的遗漏。高通量筛选配合高效天然化合物提取分离方法进行药物筛选，真正实现快速、大规模和一药多筛。同时使分离纯化工作有明确的目的和方向。
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2.5复方研究 中药复方成分的复杂性，也只有借助基因芯片技术进行药与药的配伍、成分与成分的配伍，才能更快速、更准确、更为可行。利用生物芯片技术可以将传统的古方、验方、秘方在分子水平进行准确、快速、高效的筛选，大大缩短新药研究的周期。
2.6 中药研究开发方面
2.6.1生药鉴定 我国中药品种混乱，质量难于保证，严重制约中医药的安全有效及其向现代化、标准化和国际化的发展。基因芯片的应用将使生药鉴定和质量分析从细胞和亚细胞水平向分子水平发展。选择常用中药及其近缘品种、易混淆品种、珍稀品种、动物药材、破碎药材(包括饮片)等开展工作。
2.6.2“优良品种”和GAP 涉及种质资源、道地药材(基地选址)和优良种子种苗的获得。研究道地药材基因组特征,最终实现道地药材真伪鉴别系统及优良种系基因库标准基因图谱的建立,特别是对效成分的研究,可为新药的研究提供先导化合物;对功能基因组顺序结构和调节机理的阐明,能够提高有效物质的产量和减除有害成分,还可用于转基因中药材的构建和解决濒危药材的可持续应用。结合即将开展的中药新药研究项目中涉及的药材品种进行GAP研究。
2.6.3活性成分与新药研究开发 重点建立肿瘤、心脑血管、老年病(包括抗疲劳等保健品)的研究技术平台和选择中药(包括复方)研究对象。有针对性地选择单复方，利用基因芯片技术筛选活性成分，重点开发二类新药。同时从基因表达谱或产物的差比性分析，研究中药复方作用的基因调控、修饰过程等。如指纹谱研究。, 百拇医药