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中醫藥生物工程技術(shù)研究的問(wèn)題與思路探討
以中醫整體觀(guān)念的思想研究生物轉化的中藥，使之更加緊密地與臨床相結合，利于有的放矢地開(kāi)展研究，下面是小編搜集整理的一篇探究中醫藥生物工程技術(shù)現狀的論文范文，歡迎閱讀查看。
隨著(zhù)中醫藥事業(yè)的不斷發(fā)展，中醫藥療效的提升成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在中藥資源不斷減少，療效不斷降低的今天，生物工程技術(shù)應用于中藥領(lǐng)域，將成為未來(lái)擴大中藥資源、提高中藥療效的有力手段。但是，目前中藥生物工程技術(shù)研究的重點(diǎn)還是單味藥及其化學(xué)成分的變化等方面，復方的研究還處于探討階段。我們通過(guò)總結整理中醫藥生物工程技術(shù)的研究現狀，提出以中醫藥整體觀(guān)念研究中藥復方發(fā)酵的思路及方法，為這項研究提供一些思路。
1中醫藥生物工程技術(shù)研究現狀
生物技術(shù)包括細胞工程、發(fā)酵工程、酶和蛋白質(zhì)工程、基因工程共4個(gè)方面�，F代中醫藥生物工程技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了二三十年，取得了很多研究成果，主要包括以下2個(gè)方面。
1.1單味中藥的化學(xué)成分變化研究
目前大多數中醫藥生物技術(shù)研究都集中到了中藥化學(xué)成分變化方面。按化學(xué)反應類(lèi)型概括起來(lái)主要有:①羥基化反應，烯丙位C=C雙鍵的羥基化反應區域選擇性和立體選擇性較強;②糖基化反應，主要有2種:一是羧酸和糖片段之間發(fā)生酯化反應，一是羥基和糖片段之間發(fā)生糖基化反應;③氧化還原反應，包括醇與酮之間的轉化、羰基的還原、環(huán)氧化作用及C=C雙鍵的還原等。按研究的生物轉化化學(xué)成分類(lèi)別主要有:蟾蜍甾烯類(lèi)的蟾毒;萜類(lèi)化合物的紫杉醇、青蒿素、木香烯內酯類(lèi)及雷公藤二萜類(lèi)等;生物堿類(lèi)的左旋四氫巴馬汀、吳茱萸堿、麻黃堿及野堿;苷類(lèi)的天麻素、人參皂苷、七葉皂苷、熊果苷、甘草酸苷等;醌類(lèi)的大黃素;黃酮類(lèi)的柚皮苷、橙皮苷、黃芩苷及木犀草素等。
1.2菌種選育研究
很多學(xué)者從不同的中藥品種角度或從不同的微生物菌種角度做了很多研究。研究紅曲的過(guò)程中開(kāi)發(fā)了新藥洛伐他汀;吳虹麗等研究發(fā)現綠色木霉、米曲霉、黑曲霉、黑根霉、桔青霉及辣椒炭疽菌6種真菌具有轉化龍膽苦苷的能力。在人參生物轉化研究中，很多學(xué)者研究了不同的菌種如:Dong等研究了黑曲霉菌(aspergillusniger)和藍色梨頭霉(absidiacoeruleavar.saccardoi);崔宇等研究了鐮刀霉屬霉菌(fusariumspp.);ChiH等研究了德氏乳桿菌(lactobacillus)和雙歧桿菌(bifidobacte-ria);韓穎等研究了甘蔗鐮孢(fu-sariumsacchari);吳秀麗等研究了疣孢漆斑菌(myrotheciumverrucaria);昆明諾唯金參生物工程有限責任公司研究了弗氏鏈霉菌(streptomycesfradiae);趙鵬研究了哈茨木霉(tri-chodermaharzianum);浙江大學(xué)發(fā)表專(zhuān)利研究了芽孢桿菌(bacillu);云南大學(xué)發(fā)表專(zhuān)利研究了米曲霉;趙鵬等研究了木霉屬4株、曲霉屬1株、節叢孢屬1株;韓穎等研究了鐮刀霉屬霉菌(fusariumspp.)。關(guān)于菌種方面的研究方興未艾，很有研究?jì)r(jià)值。
關(guān)于單味藥的化學(xué)成分變化研究成果很多，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，在此不再贅述。
2目前生物轉化研究存在的問(wèn)題
目前，生物轉化還存在很多值得探討的問(wèn)題。首先是菌種選育成功率較低，生物轉化可選用菌種雖然很多，酶系廣，但從中選出合適的菌種并不容易。菌種選育、誘變育種及基因工程育種是一項非常龐大的工程，選育菌株帶有很大的偶然性，想選育出一株選擇性強的適合特定反應的菌株，工作量很大，成功率很低。即使選出了特定菌株，其產(chǎn)率往往也很低，雖然優(yōu)化培養條件可使產(chǎn)率提高，但是顯著(zhù)提高產(chǎn)率并不容易。非常典型的例子是青霉素的發(fā)酵，經(jīng)過(guò)幾代人的努力，不斷地選育菌種、優(yōu)化發(fā)酵工藝，才達到現在的生產(chǎn)水平。其次是中藥生物轉化大部分還停留在實(shí)驗室研究階段，雖然個(gè)別品種進(jìn)入了臨床階段，但生物轉化中藥對臨床的影響力較小，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)及臨床應用還有很長(cháng)的路要走。第三是從事中醫藥生物轉化工作的大多數是藥學(xué)人員，缺少中醫臨床醫師的參與，目前的研究基本上都停留在單味藥的研究上，中醫藥在應用的時(shí)候大部分都是復方，目前對復方的研究很少，距離臨床應用就更遠了。因此，中醫藥生物工程技術(shù)研究目前最大的問(wèn)題是其與中醫藥理論和臨床應用的脫節。
3中醫藥生物工程技術(shù)研究的思路探討
3.1以療效為準繩評價(jià)生物轉化中藥中醫藥概念的核心在于以“中醫藥理論體系”為指導，以整體觀(guān)念為主體的中醫理、法、方、藥學(xué)術(shù)理論體系與中醫臨床實(shí)踐的統一。以中醫藥理論為指導，研究經(jīng)過(guò)生物工程技術(shù)加工后的單味中藥或復方的功效、藥性、歸經(jīng)、配伍、炮制、毒性、體內過(guò)程，以觀(guān)其藥效并研究其作用機制。這一從實(shí)踐到理論的分析方法貫穿了中醫的發(fā)展過(guò)程。中醫藥理論是綱，臨床應用是目的，生物工程技術(shù)是方法和手段，不能脫離了中醫藥理論的指導而孤立地搞中醫藥生物工程技術(shù)。在機制短時(shí)期內無(wú)法搞清的情況下，還應以療效為準繩評價(jià)生物轉化中藥。
3.2基于中醫整體觀(guān)念提出的生物轉化中藥的研究思路我們建議以全成分復方研究及藥理模型作為主要研究思路。研究流程如下:第1階段以中醫藥理論及臨床應用為基礎確定研究品種;第2階段中醫藥生物工程技術(shù)處理;第3階段藥理模型篩選、急毒長(cháng)毒等動(dòng)物實(shí)驗;第4階段轉化物或其提取物應用于醫藥實(shí)踐研究及中醫藥理論評價(jià);第5階段轉化條件優(yōu)化、化學(xué)成分變化研究及轉化酶性質(zhì)研究。
3.2.1確定哪些中藥或復方適合應用生物工程技術(shù)需要結合中醫藥理論和臨床應用。臨床應用是出發(fā)點(diǎn)也是歸宿，臨床上應用的多是復方，藥物療效是多成分多靶點(diǎn)共同作用的結果。
以中醫整體觀(guān)念看待中藥復方，選擇療效確切的復方進(jìn)行生物轉化研究，以療效為標準來(lái)考究生物技術(shù)應用的最終結果。故提出中醫藥生物工程技術(shù)的研究應該以復方為主，單味藥為基礎。
3.2.2建立中醫藥理論指導下融合現代藥理學(xué)、生理學(xué)方法的快速、高效、廉價(jià)的藥物篩選模型是中醫藥生物工程技術(shù)能否成功的重要因素。中醫的“病”和“證”是與現代醫學(xué)的“疾病”和“癥狀”不同的概念。中藥所用藥理模型主要有3類(lèi):中藥藥理疾病動(dòng)物模型、中藥藥理證候動(dòng)物模型、中藥藥理病證動(dòng)物模型。疾病動(dòng)物模型借鑒西方醫學(xué)中的方法比較成熟，可用模型多，造模方法穩定，實(shí)驗結果可靠，重復性好，與現代醫學(xué)研究結果有可比性。同時(shí)也必須提到高通量篩選，現在已經(jīng)進(jìn)入后基因組時(shí)代，基于靶點(diǎn)的高通量篩選已經(jīng)成為藥物開(kāi)發(fā)計劃中重要的一個(gè)部分。
隨著(zhù)組合化學(xué)、基因組學(xué)及蛋白組學(xué)的飛速發(fā)展，一方面功能基因組計劃有助于快速地確定一些特定路徑中的蛋白—蛋白相互作用，另一方面各種高通量的篩選系統能夠針對特定靶點(diǎn)進(jìn)行高效快速的化合物分子庫篩選。中藥的篩選模型也可以借助高通量篩選的途徑。中藥復方的生物工程技術(shù)目前報道研究得非常少，以下是幾例比較系統的報道:陳冰等研究發(fā)現桂枝湯及其生物轉化模擬產(chǎn)物對白細胞介素(IL)-1β刺激小鼠腦微血管內皮細胞(bEnd.3)合成細胞前列腺素的代謝酶系統有不同程度的抑制作用，從而降低了前炎癥介質(zhì)和中樞發(fā)熱介質(zhì)PGE2的釋放和分泌。王月飛等、王玉閣等研究了米曲霉(AS3.951)對玉屏風(fēng)散的生物轉化，并研究了其轉化液一系列的生理作用，如提高免疫抑制小鼠的體液免疫功能;對正常小鼠抗氧化功能及免疫抑制小鼠T細胞亞群、細胞因子IL-4和細胞因子γ-干擾素(IFN-γ)的影響;對免疫抑制小鼠細胞免疫的干預作用;對免疫抑制小鼠血清IL-2的影響等。發(fā)現生物轉化的玉屏風(fēng)散生物轉化液比玉屏風(fēng)散煎劑更能提高免疫抑制小鼠的體液免疫功能。在中醫藥理論和臨床應用的指導下選擇臨床上需要、理論上可行、技術(shù)上可操作的品種進(jìn)行生物轉化的研究，楊秀偉等建立了人腸內細菌轉化中藥化學(xué)成分的模型和標準操作規程，用于研究和評價(jià)中藥化學(xué)成分在腸內的生物轉化。將原形化合物與其建立的中藥化學(xué)成分腸吸收細胞模型人結腸腺癌細胞系(humancolonadenocarcinomacellline，Caco-2)串聯(lián)，能夠探討真正吸收進(jìn)入體循環(huán)的化學(xué)實(shí)體和它們在腸吸收過(guò)程中的相互作用，并串聯(lián)肝臟藥物代謝酶細胞色素P450模型，使中藥化學(xué)成分體內生物轉化和(或)代謝研究一體化。
以上各項研究通俗地講就是應用中藥藥理疾病模型，以藥理作用、動(dòng)物實(shí)驗療效觀(guān)察為主線(xiàn)的研究。有藥理作用的生物轉化中藥就需要用中醫藥理論進(jìn)一步解釋這種作用。轉化條件優(yōu)化、化學(xué)成分變化研究及轉化酶性質(zhì)研究，都是希望進(jìn)一步揭示其作用機制。這就是實(shí)踐到理論的研究方法，同時(shí)是在中醫藥理論基礎上的創(chuàng )新，尊古不泥古，創(chuàng )新不唯新，醫學(xué)可以分中醫、西醫，可以分不同的學(xué)術(shù)流派，可以有大相徑庭的治療方法和理論解釋?zhuān)撬嗅t藥學(xué)的宗旨都是一致的，為了人類(lèi)身心健康，所有醫藥學(xué)的對象都是相通的，以疾病為主體，所有醫藥學(xué)的評價(jià)標準都是一致的，即治療效果好。目前歐美西方醫學(xué)大行其道，不但在西方而且在全球都處于絕對領(lǐng)先的地位，因為其理論和療效清晰、準確。而中醫、印度傳統醫學(xué)、泰國醫學(xué)等國家本土醫學(xué)在本國也處于非主流地位，原因比較復雜，其深層次原因是理論和實(shí)踐創(chuàng )新不夠，沒(méi)能跟上時(shí)代科學(xué)技術(shù)的步伐，沒(méi)能將現代科技的發(fā)展成果吸收進(jìn)來(lái)。中醫藥理論也應該深入到分子水平，細微化到微米、納米級別，也可以將循證醫學(xué)的思路、方法吸收到中醫藥理論中來(lái)，哈佛大學(xué)醫學(xué)院前院長(cháng)CharlesSidneyBurwell曾說(shuō)過(guò):在10年內，作為醫學(xué)生你們學(xué)到的一半知識都會(huì )被證明是錯誤的，而且麻煩的是沒(méi)有老師能夠告訴你們哪一半是錯誤的。西方醫學(xué)能發(fā)展得如此之快，與其開(kāi)放的學(xué)風(fēng)，兼收并蓄的理念不無(wú)關(guān)系。
3.2.3最后一個(gè)階段為研究化學(xué)成分變化，酶的性質(zhì)及轉化條件的優(yōu)化。
為了更加準確地從藥學(xué)的角度研究其作用機制及上升到理論高度。這也是目前生物轉化研究較多的方面�；瘜W(xué)成分變化的研究隨著(zhù)分離技術(shù)的日益成熟，人們已經(jīng)從中藥中分離純化出數以萬(wàn)計的活性化合物，其中許多化合物被成功地開(kāi)發(fā)成為藥物，諸如利血平、地高辛、青蒿素、麻黃堿、紫杉醇等。研究方法采用天然藥物化學(xué)的研究方法如:層析技術(shù)、吸附技術(shù)、離子交換技術(shù)、溶媒萃取技術(shù)、色譜分析制備、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)等光譜分析、X-衍射、質(zhì)譜、核磁等技術(shù)，尤其是核磁中的氫譜、碳譜、二維譜的應用使結構分析越來(lái)越清晰。生物轉化方法主要包括:分批培養轉化法;靜止細胞轉化法;應用微生物孢子進(jìn)行生物轉化法，此方法空白背景干擾小，生物轉化活力較高;應用固定化細胞進(jìn)行生物轉化法，此方法可以反復使用，具有產(chǎn)物提取簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)化和大規模的工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢;應用滲透細胞進(jìn)行生物轉化法，此方法適合于胞內酶作用的生物轉化;利用酶進(jìn)行生物轉化法，此方法具有專(zhuān)一性強的特點(diǎn)。生物轉化本質(zhì)上是一個(gè)酶促反應，它受到諸多因素的制約，如轉化時(shí)間、溫度、底物添加方式、酶的誘導劑、抑制劑以及生長(cháng)調節劑的加入都對轉化有一定的影響。這就需要采用正交實(shí)驗等方法優(yōu)化轉化條件。對生物酶的研究多采用生物基因技術(shù)的方法如:
透析、超濾、柱層析、電泳、克隆、表達等，并發(fā)現了許多優(yōu)良的新酶，這些酶大多具有可以催化一系列的底物，并且擁有區域選擇性或立體選擇性的催化特性。在酶催化的生物轉化反應中如酯酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶。
硫酸酯酶可以立體選擇性和對映體選擇性地催化水解仲烷基硫酸酯，并通過(guò)改變其構象從而產(chǎn)生純手性的化合物。鹵代醇脫鹵酶可以催化多種非天然親核性底物。在水介質(zhì)中，裂解酶可以催化偶姻或苯偶姻反應從而產(chǎn)生非對稱(chēng)的碳-碳鍵。還有可用酶催化手性化合物的方法，消旋體的方法等。
小結
以中醫整體觀(guān)念的思想研究生物轉化的中藥，使之更加緊密地與臨床相結合，利于有的放矢地開(kāi)展研究。采用從臨床到實(shí)驗室，與現代制藥技術(shù)相結合，進(jìn)一步觀(guān)察新產(chǎn)品的療效，從而回到臨床，根據療效探究其生物轉化中藥的機制。提倡將現代醫藥學(xué)發(fā)展的新思路、新技術(shù)引入中醫藥發(fā)展領(lǐng)域，提倡對實(shí)驗事實(shí)的尊重與對傳統中醫藥理論的傳承與創(chuàng )新。
參考文獻
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