中医药生物工程技术研究的问题与思路探讨,药学论文

中医药生物工程技术研究的问题与思路探讨,药学论文随着中医药事业的不断发展，中医药疗效的提升成为人们关注的焦点。在中药资源不断减少，疗效不断降低的今天，生物工程技术应用于中药领域，将成为将来扩大中药资源、提高中药疗效的有力手段。但是，当前中药生物工程技术研究的重点还是单味药及其化学成分的变化等方面，复方的研究还处于讨论阶段。我们通过总结整理中医药生物工程技术的研究现在状况，提出以中医药整体观念研究中药复方发酵的思路及方式方法，为这项研究提供一些思路。1中医药生物工程技术研究现在状况生物技术包括细胞工程、发酵工程、酶和蛋白质工程、基因工程共4个方面。当代中医药生物工程技术已经发展了二三十年，获得了很多研究成果，主要包括下面2个方面。1．1单味中药的化学成分变化研究当前大多数中医药生物技术研究都集中到了中药化学成分变化方面。按化学反响类型概括起来主要有:①羟基化反响，烯丙位C=C双键的羟基化反响区域选择性和立体选择性较强;②糖基化反响，主要有2种:一是羧酸和糖片段之间发生酯化反响，一是羟基和糖片段之间发生糖基化反响;③氧化复原反响，包括醇与酮之间的转化、羰基的复原、环氧化作用及C=C双键的复原等。按研究的生物转化化学成分类别主要有:蟾蜍甾烯类的蟾毒;萜类化合物的紫杉醇、斑蝥素、青蒿素、木香烯内酯类及雷公藤二萜类等;生物碱类的左旋四氢巴马汀、吴茱萸碱、麻黄碱及野罂粟碱;苷类的天麻素、人参皂苷、七叶皂苷、熊果苷、甘草酸苷等;醌类的大黄素;黄酮类的柚皮苷、橙皮苷、黄芩苷及木犀草素等。1．2菌种选育研究很多学者从不同的中药品种角度或从不同的微生物菌种角度做了很多研究。研究红曲的经过中开发了新药洛伐他汀;吴虹丽等研究发现绿色木霉、米曲霉、黑曲霉、黑根霉、桔青霉及辣椒炭疽菌6种真菌具有转化龙胆苦苷的能力。在人参生物转化研究中，很多学者研究了不同的菌种如:Dong等研究了黑曲霉菌(aspergillusniger)和蓝色梨头霉(absidiacoeruleavar．saccardoi);崔宇等研究了镰刀霉属霉菌(fusariumspp．);ChiH等研究了德氏乳杆菌(lactobacillus)和双歧杆菌(bifidobacte-ria);韩颖等研究了甘蔗镰孢(fu-sariumsacchari);吴秀丽等研究了疣孢漆斑菌(myrotheciumverrucaria);昆明诺唯金参生物工程有限责任公司研究了弗氏链霉菌(streptomycesfradiae);赵鹏研究了哈茨木霉(tri-chodermaharzianum);浙江大学发表专利研究了芽孢杆菌(bacillu);云南大学发表专利研究了米曲霉;赵鹏等研究了木霉属4株、曲霉属1株、节丛孢属1株;韩颖等研究了镰刀霉属霉菌(fusariumspp．)。关于菌种方面的研究方兴未艾，很有研究价值。关于单味药的化学成分变化研究成果很多，主要集中在提高提取率、提高有效成分含量、提高利用度、降低毒副作用等方面，在这里不再赘述。2当前生物转化研究存在的问题当前，生物转化还存在很多值得讨论的问题。首先是菌种选育成功率较低，生物转化可选用菌种固然很多，酶系广，但从中选出适宜的菌种并不容易。菌种选育、诱变育种及基因工程育种是一项非常庞大的工程，选育菌株带有很大的偶尔性，想选育出一株选择性强的合适特定反响的菌株，工作量很大，成功率很低。即便选出了特定菌株，其产率往往也很低，固然优化培养条件可使产率提高，但是显着提高产率并不容易。非常典型的例子是青霉素的发酵，经过几代人的努力，不断地选育菌种、优化发酵工艺，才到达如今的生产水平。其次是中药生物转化大部分还停留在实验室研究阶段，固然个别品种进入了临床阶段，但生物转化中药对临床的影响力较小，进一步开发及临床应用还有很长的路要走。第三是从事中医药生物转化工作的大多数是药学人员，缺少中医临床医师的介入，当前的研究基本上都停留在单味药的研究上，中医药在应用的时候大部分都是复方，当前对复方的研究很少，距离临床应用就更远了。因而，中医药生物工程技术研究当前最大的问题是其与中医药理论和临床应用的脱节。3中医药生物工程技术研究的思路讨论3．1以疗效为准绳评价生物转化中药中医药概念的核心在于以中医药理论体系为指导，以整体观念为主体的中医理、法、方、药学术理论体系与中医临床实践的统一。以中医药理论为指导，研究经过生物工程技术加工后的单味中药或复方的成效、药性、归经、配伍、炮制、毒性、体内经过，以观其药效并研究其作用机制。这一从实践到理论的分析方式方法贯穿了中医的发展经过。中医药理论是纲，临床应用是目的，生物工程技术是方式方法和手段，不能脱离了中医药理论的指导而孤立地搞中医药生物工程技术。在机制短时期内无法搞清的情况下，还应以疗效为准绳评价生物转化中药。3．2基于中医整体观念提出的生物转化中药的研究思路我们建议以全成分复方研究及药理模型作为主要研究思路。研究流程如下:第1阶段以中医药理论及临床应用为基础确定研究品种;第2阶段中医药生物工程技术处理;第3阶段药理模型挑选、急毒长毒等动物实验;第4阶段转化物或其提取物应用于医药实践研究及中医药理论评价;第5阶段转化条件优化、化学成分变化研究及转化酶性质研究。3．2．1确定哪些中药或复方合适应用生物工程技术需要结合中医药理论和临床应用。临床应用是出发点也是归宿，临床上应用的多是复方，药物疗效是多成分多靶点共同作用的结果。以中医整体观念看待中药复方，选择疗效确切的复方进行生物转化研究，以疗效为标准来讲究生物技术应用的最终结果。故提出中医药生物工程技术的研究应该以复方为主，单味药为基础。3．2．2建立中医药理论指导下融合当代药理学、生理学方式方法的快速、高效、便宜的药物挑选模型是中医药生物工程技术能否成功的重要因素。中医的病和证是与当代医学的疾病和异常感觉和状态不同的概念。中药所用药理模型主要有3类:中药药理疾病动物模型、中药药理证候动物模型、中药药理病证动物模型。疾病动物模型借鉴西方医学中的方式方法比拟成熟，可用模型多，造模方式方法稳定，实验结果可靠，重复性好，与当代医学研究结果有可比性。同时也必须提到高通量挑选，如今已经进入后基因组时代，基于靶点的高通量挑选已经成为药物开发计划中重要的一个部分。随着组合化学、基因组学及蛋白组学的飞速发展，一方面功能基因组计划有助于快速地确定一些特定途径中的蛋白蛋白互相作用，另一方面各种高通量的挑选系统能够针对特定靶点进行高效快速的化合物分子库挑选。中药的挑选模型可以以借助高通量挑选的途径。中药复方的生物工程技术当前报道研究得非常少，以下为几例比拟系统的报道:陈冰等研究发现桂枝汤及其生物转化模拟产物对白细胞介素(IL)－1刺激小鼠脑微血管内皮细胞(bEnd．3)合成细胞前列腺素的代谢酶系统有不同程度的抑制作用，进而降低了前炎症介质和中枢发热介质PGE2的释放和分泌。王月飞等、王玉阁等研究了米曲霉(AS3．951)对玉屏风散的生物转化，并研究了其转化液一系列的生理作用，如提高免疫抑制小鼠的体液免疫功能;对正常小鼠抗氧化功能及免疫抑制小鼠T细胞亚群、细胞因子IL－4和细胞因子－干扰素(IFN－)的影响;对免疫抑制小鼠细胞免疫的干涉作用;对免疫抑制小鼠血清IL－2的影响等。发现生物转化的玉屏风散生物转化液比玉屏风散煎剂更能提高免疫抑制小鼠的体液免疫功能。在中医药理论和临床应用的指导下选择临床上需要、理论上可行、技术上可操作的品种进行生物转化的研究，杨秀伟等建立了人肠内细菌转化中药化学成分的模型和标准操作规程，用于研究和评价中药化学成分在肠内的生物转化。将原形化合物与其建立的中药化学成分肠吸收细胞模型人结肠腺癌细胞系(humancolonadenocarcinomacellline，Caco－2)串联，能够讨论真正吸收进入体循环的化学实体和它们在肠吸收经过中的互相作用，并串联肝脏药物代谢酶细胞色素P450模型，使中药化学成分体内生物转化和(或)代谢研究一体化。以上各项研究通俗地讲就是应用中药药理疾病模型，以药理作用、动物实验疗效观察为主线的研究。有药理作用的生物转化中药就需要用中医药理论进一步解释这种作用。转化条件优化、化学成分变化研究及转化酶性质研究，都是希望进一步揭示其作用机制。这就是实践到理论的研究方式方法，同时是在中医药理论基础上的创新，尊古不泥古，创新不唯新，医学能够分中医、西医，能够分不同的学术流派，能够有大相径庭的治疗方式方法和理论解释，但是所有医药学的宗旨都是一致的，为了人类身心健康，所有医药学的对象都是相通的，以疾病为主体，所有医药学的评价标准都是一致的，即治疗效果好。当前欧美西方医学大行其道，不但在西方而且在全球都处于绝对领先的地位，由于其理论和疗效清楚明晰、准确。而中医、印度传统医学、泰国医学等国家本土医学在本国也处于非主流地位，原因比拟复杂，其深层次原因是理论和实践创新不够，没能跟上时代科学技术的步伐，没能将当代科技的发展成果吸收进来。中医药理论也应该深切进入到分子水平，细微化到微米、纳米级别，可以以将循证医学的思路、方式方法吸收到中医药理论中来，哈fo大学医学院前院长CharlesSidneyBurwell曾讲过:在10年内，作为医学生你们学到的一半知识都会被证明是错误的，而且费事的是没有教师能够告诉你们哪一半是错误的。西方医学能发展得如此之快，与其开放的学风，兼收并蓄的理念不无关系。3．2．3最后一个阶段为研究化学成分变化，酶的性质及转化条件的优化。为了愈加准确地从药学的角度研究其作用机制及上升到理论高度。这也是当前生物转化研究较多的方面。化学成分变化的研究随着分离技术的日益成熟，人们已经从中药中分离纯化出数以万计的活性化合物，华而不实很多化合物被成功地开发成为药物，诸如利血平、地高辛、青蒿素、麻黄碱、紫杉醇等。研究方式方法采用天然药物化学的研究方式方法如:层析技术、吸附技术、离子交换技术、溶媒萃取技术、色谱分析制备、红外线、紫外线等光谱分析、X－衍射、质谱、核磁等技术，尤其是核磁中的氢谱、碳谱、二维谱的应用使构造分析越来越清楚明晰。生物转化方式方法主要包括:分批培养转化法;静止细胞转化法;应用微生物孢子进行生物转化法，此方式方法空白背景干扰小，生物转化活力较高;应用固定化细胞进行生物转化法，此方式方法能够反复使用，具有产物提取简单，便于自动化和大规模的工业化生产的优势;应用浸透细胞进行生物转化法，此方式方法合适于胞内酶作用的生物转化;利用酶进行生物转化法，此方式方法具有专一性强的特点。生物转化本质上是一个酶促反响，它遭到众多因素的制约，如转化时间、温度、底物添加方式、酶的诱导剂、抑制剂以及生长调节剂的参加都对转化有一定的影响。这就需要采用正交实验等方式方法优化转化条件。对生物酶的研究多采用生物基因技术的方式方法如:透析、超滤、柱层析、电泳、克隆、表示出等，并发现了很多优良的新酶，这些酶大多具有能够催化一系列的底物，并且拥有区域选择性或立体选择性的催化特性。在酶催化的生物转化反响中如酯酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶。硫酸酯酶能够立体选择性和对映体选择性地催化水解仲烷基硫酸酯，并通过改变其构象进而产生纯手性的化合物。卤代醇脱卤酶能够催化多种非天然亲核性底物。在水介质中，裂解酶能够催化偶姻或苯偶姻反响进而产生非对称的碳－碳键。还有可用酶催化手性化合物的方式方法，消旋体的方式方法等。小结以中医整体观念的思想研究生物转化的中药，使之愈加严密地与临床相结合，利于有的放矢地开展研究。采用从临床到实验室，与当代制药技术相结合，进一步观察新产品的疗效，进而回到临床，根据疗效探究其生物转化中药的机制。提倡将当代医药学发展的新思路、新技术引入中医药发展领域，提倡对实验事实的尊重与对传统中医药理论的传承与创新。以下为参考文献［1］刘洋洋，时杰，刘平怀．中药活性成分的生物转化研究进展［J］．化学与生物工程，2018，26(7):