时间：2015-12-20 17:36:45 所属分类：药学 浏览量:
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，将成为未来扩大中药资源、提高中药疗效的有力手段。但是，目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
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，将成为未来扩大中药资源、提高中药疗效的有力手段。但是，目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，复方的研究还处于探讨阶段。我们通过总结整理中医药生物工程技术的研究现状，提出以中医药整体观念研究中药复方发酵的思路及方法，为这项研究提供一些思路。
1 中医药生物工程技术研究现状
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。现代中医药生物工程技术已经发展了二三十年，取得了很多研究成果，主要包括以下 2 个方面。
1． 1 单味中药的化学成分变化研究 目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。按化学反应类型概括起来主要有: ①羟基化反应，烯丙位 C = C 双键的羟基化反应区域选择性和立体选择性较强; ②糖基化反应，主要有 2 种: 一是羧酸和糖片段之间发生酯化反应，一是羟基和糖片段之间发生糖基化反应; ③氧化还原反应，包括醇与酮之间的转化、羰基的还原、环氧化作用及 C= C 双键的还原等。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。研究红曲的过程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( aspergillus niger) 和蓝色梨头霉( absidia coeruleavar． saccardoi) ; 崔宇等研究了镰刀霉属霉菌( fusariumspp． ) ; Chi H 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-sarium sacchari) ; 吴秀丽等研究了疣孢漆斑菌( myrothecium verrucaria) ;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-choderma harzianum) ; 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( fusarium spp． ) 。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，在此不再赘述。
2 目前生物转化研究存在的问题
目前，生物转化还存在很多值得探讨的问题。首先是菌种选育成功率较低，生物转化可选用菌种虽然很多，酶系广，但从中选出合适的菌种并不容易。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然性，想选育出一株选择性强的适合特定反应的菌株，工作量很大，成功率很低。即使选出了特定菌株，其产率往往也很低，虽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，才达到现在的生产水平。其次是中药生物转化大部分还停留在实验室研究阶段，虽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参与，目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，目前对复方的研究很少，距离临床应用就更远了。因此，中医药生物工程技术研究目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探讨
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功效、药性、归经、配伍、炮制、毒性、体内过程，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法贯穿了中医的发展过程。中医药理论是纲，临床应用是目的，生物工程技术是方法和手段，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 阶段药理模型筛选、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适合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，以疗效为标准来考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现代药理学、生理学方法的快速、高效、廉价的药物筛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”是与现代医学的“疾病”和“症状”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法比较成熟，可用模型多，造模方法稳定，实验结果可靠，重复性好，与现代医学研究结果有可比性。同时也必须提到高通量筛选，现在已经进入后基因组时代，基于靶点的高通量筛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路径中的蛋白—蛋白相互作用，另一方面各种高通量的筛选系统能够针对特定靶点进行高效快速的化合物分子库筛选。中药的筛选模型也可以借助高通量筛选的途径。中药复方的生物工程技术目前报道研究得非常少，以下是几例比较系统的报道: 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)－ 1β 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，从而降低了 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 γ －干扰素( IFN － γ) 的影响; 对免疫抑制小鼠细胞免疫的干预作用; 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( humancolon adenocarcinoma cell line，Caco －2) 串联，能够探讨真正吸收进入体循环的化学实体和它们在肠吸收过程中的相互作用，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，医学可以分中医、西医，可以分不同的学术流派，可以有大相径庭的治疗方法和理论解释，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。目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，因为其理论和疗效清晰、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，原因比较复杂，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，没能将现代科技的发展成果吸收进来。中医药理论也应该深入到分子水平，细微化到微米、纳米级别，也可以将循证医学的思路、方法吸收到中医药理论中来，哈佛大学医学院前院长 CharlesSidney Burwell 曾说过: 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，而且麻烦的是没有老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。
为了更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。这也是目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，其中许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。研究方法采用天然药物化学的研究方法如: 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、二维谱的应用使结构分析越来越清晰。生物转化方法主要包括: 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，此方法可以反复使用，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; 应用渗透细胞进行生物转化法，此方法适合于胞内酶作用的生物转化; 利用酶进行生物转化法，此方法具有专一性强的特点。生物转化本质上是一个酶促反应，它受到诸多因素的制约，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加入都对转化有一定的影响。这就需要采用正交实验等方法优化转化条件。对生物酶的研究多采用生物基因技术的方法如:
透析、超滤、柱层析、电泳、克隆、表达等，并发现了许多优良的新酶，这些酶大多具有可以催化一系列的底物，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应中如酯酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶。
硫酸酯酶可以立体选择性和对映体选择性地催化水解仲烷基硫酸酯，并通过改变其构象从而产生纯手性的化合物。卤代醇脱卤酶可以催化多种非天然亲核性底物。在水介质中，裂解酶可以催化偶姻或苯偶姻反应从而产生非对称的碳 － 碳键。还有可用酶催化手性化合物的方法，消旋体的方法等。
小 结 以中医整体观念的思想研究生物转化的中药，使之更加紧密地与临床相结合，利于有的放矢地开展研究。采用从临床到实验室，与现代制药技术相结合，进一步观察新产品的疗效，从而回到临床，根据疗效探究其生物转化中药的机制。提倡将现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。
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