中草药生物核心技术的应用.doc

中草药生物技术应用
中草药生物技术，简朴来说就是一门中草药应用生物科学，即运用生物学原理，在中草药之上生产实用产品一项技术，是当代生物技术在中医药领域应用。
中医药学是国内在自然科学领域最有特色学科之一,中药当代化就是将老式中医药优势和特色与当代科学技术相结合,把中药推向国际化。生物技术作为一种综合了生命科学与各种当代科学理论与研究手段高技术,在21世纪将对生命科学各个领域产生十分深远影响。生物技术已经进一步中药研究和开发各个领域,在高质量中药天然药物原料研究生产及中药材资源可持续运用中发挥着极大作用。
中草药生物技术，是一门当代前沿技术，对增进了中医药工业飞速发展，中医药当代化极为重要意义。
中草药生物技术，重要体当前4个方面：一是运用基因工程、细胞工程技术对中草药资源改造与改良；二是运用发酵工程、酶工程技术将农副（药用植物）原材料加工成商品，如用发酵法生产虫草菌丝体、灵芝菌丝体等发酵制品；三是运用生物技术产品进行二次开发，形成新产品，如许多功能性低聚糖、保健食品添加剂等；四是运用酶工艺、发酵技术、生物反映器等对老式中草药加工工艺进行改造，减少能耗，提高产率，改进中草药物质等。
1 生物技术在高质量中药天然药物原料研究生产及中药材资源可持续运用中应用
生产具备国际竞争力当代中药,其前提是有高质量中药原料。当代中药必要严格保证所用药材原料无污染,农药残留和重金属含量在十分安全范畴内,药效物质基本含量稳定、可靠并有严格质量原则。国内中药资源达1.2万余种,这些中药材中某些涉及到珍稀濒危物种,因而对珍稀濒危中药材挽救、保护与合理运用迫在眉睫。迁移珍稀濒危动、植物至饲养地和植物园是保存物种重要办法,建立相应基因库用于保存动植物基因,考察物种变异具备重要意义。
就中药材栽培而言,GAP实行已成为业内共识。基因技术在这方面正在逐渐发挥重要作用,如中药材优良品种选育、道地性药材遗传特性分析、抗性基因转基因药用植物等。
应用RAPD技术对南北苍术间差别进行了分析,以为苍术道地性是在遗传和生态两因素长期复杂作用下形成遗传和化学成分有稳定差别居群[1];李萍等将5srRNA基因间区序列变异用于对金银花药材道地性分析[2]。有报道用转基因植物可生产外源基因编码产物(如a栝蒌素、干扰素等),随着表达效率提高和受体植物范畴不断扩大,将有也许在老式中药材中加入有用新遗传特性,增长植物抗病能力等,这将为中药材绿色栽培奠定良好基本[3]。
2 细胞工程技术为中药人工资源开发提供了有效途径
细胞工程是运用细胞生物学技术和分子生物学理论和办法，按照人们设计蓝图，进行在在细胞水平遗传操作及进行大规模细胞和组织培养。通过细胞可以生产有用生物产品和培养有价值植株，并可以生产新物种或品系。[4]
作为中药和天然药物发挥药效活性物质基本,天然活性成分往往含量很低,而天然野生资源随着药物开发运用储存量不断下降,其原料来源能否满足批量化生产需求,是所有天然创新药物开发所面临重大难题,也是高水平中药能否广泛应用并走向世界瓶颈。因而,针对特定有效成分或组分生产中药人工资源开发生产技术引起了研究者极大关注。为合理运用其资源,可运用生物技术办法和手段进行某些珍稀濒危品种迅速繁殖,研究其在自然或人工控制条件下个体更新速率及规律等,如石斛试管苗迅速繁殖。诱导分化为植株，此办法为某些珍稀濒临危中草药保存、繁殖和纯化提供了一条有效途径。当前已有100各种药用植物通过离体培养获得试管植株。[5]美国国立癌症研究所授权百时美施贵宝公司解决紫杉醇药源问题，由红豆杉可再生枝叶中提取；由提取紫衫烯半合成紫杉醇[6]由植物组织培养获得。[7]
运用植物组织培养技术将植物分生组织进行离体培养，建立无性繁殖系并
发酵工程运用生物细胞在人工条件下迅速增殖与次生代谢产物产生,为人工资源生产提供了技术平台。当前,以冬虫夏草菌发酵生产菌丝体及产物已形成产业化规模,并有相应下游产品畅销。
以微生物、植物、动物细胞为反映器,进行天然活性物质生产和加工,也已引起研究者极大兴趣,以此推动天然产物生物转化和生物合成研究与开发,在国内中药研究和开发中作用正为更多研究和生产部门所注重。许建峰[4]等运用高山红景天培养细胞生物转化外源酪醇生产红景天苷。紫杉醇作为一种作用机理独特天然抗癌药物,自发现以来受到了人们广泛注重,但其在植物红豆杉中含量极低,而红豆杉生长缓慢,资源匮乏,因而严重限制了紫杉醇进一步开发应用。为此,近年来各国科学家在寻找及扩大紫杉醇药源途径上进行了大量工作。甘烦远等对紫杉醇研究进行了综述,通过两篇综述所反映出研究内容可以看出为解决紫杉醇资源问题。全世界科学家分别从筛选高产红豆杉栽培品种、微生物生物合成、化学合成、生物合成途径摸索、生物合成核心酶发现及其基因表达等多途径进行资源研究,而这些研究中生物合成与生物转化技术起着极为重要作用。[8]
3 酶工程是中药活性成分生产追求最佳技术手段之一
就疗效确切单一天然活性成分而言,可以通过工业化生产获得天然构造复杂单一产物是人们追求目的,但天然化合物构造复杂,常有各种不对称碳原子,合成难度较大或合成条件苛刻;[9]而酶工程为此类成分获得提供了新途径。[10]如金东史等运用酶转化办法将人参中重要皂苷成分转化成含量只有十万分之几人参皂苷Rh2,并达到了月产30kg生产规模[11]。
4 生物技术为提高中药物质评价水平提供了新实验办法
中药材是中药研究开发基本,基本质量原则无法控制,后来研究和开发均属无本之木,其质量原则制定也就失去了意义。中药材质量控制重要应涉及两个方面内容,一是品种控制,重要是解决真伪问题。其二中药材有效物质是次生代谢产物,其积累重要与其合成核心酶表达及表达量等关于。因而建立合理中药材生产和质量评价体系将对中药当代化尤为重要。
基因分子标记技术在中药物质评价中应用,使中药材鉴定办法从老式形态表征分析推动到对生物遗传物质分析。在中药分子鉴别研究中当前重要有如下某些方面:(1)基于PCR办法DNA分子标记技术,如RAPD、AFLP等;(2)基于分子杂交DNA分子标记技术,如RFLP;(3)基于DNA序列分析分子标记技术,如DNA直接测序法、PCRRFLP法[12]。运用这些基因鉴别办法对理解和分析药用动(植)物遗传特性、基因与药材产地、化合物积累有关性等均具备重要意义。
5 生物技术为中药和天然药物新药研究与开发提供了新工具和途径
中药新药研发是中药当代化和国际化核心,要研制符合国际原则规范当代中药,应用当代先进科学技术势在必行。
5.1 生物芯片为中药新药分子水平机理研究提供根据:中药鉴定基因芯片,可以对中药材产地、质量进行鉴定;可以弄清晰中药作用分子机理,筛选出中药有效成分。
5.2 生物转化及生物组合化学为以天然活性成分为先导化合物发现新药提供了新思路与办法:生物转化技术可以弥补化学合成局限性,1997年Khmelnitsky运用盐活化生物催化剂脂酶,成功地在有机相中进行了紫杉醇系列衍生物生物合成。由此可见,生物转化技术在以天然活性成分为基本创新药物研究与开发中具备重要意义。
5.3 生物技术为天然微量活性成分生产提供了新技术平台:中药中微量高效成分研制开发始终是困扰医药产业界核心问题,运用定向生物转化技术可将天然药物中高含量成分转化成微量高活性成分,因而大大提高微量成分含量,使其达到产业化规定。如研究发现各种微生物能定向地将含量较高喜树碱转化为10羟基喜树碱。丁家宜等运用人参毛状根成功地实现了对羟基苯醌生物合成天然熊果苷。
5.4 物技术实现天然构造复杂活性化合物构造修饰:天然活性成分研发中尚有一种难以解决问题,即天然活性成分经常体内外药效学活性差别较大,其中一种重要因素是其在体内吸取不好,导致生物运用度太低。运用生物技术实现天然构造复杂活性化合物构造修饰,对提高此类成分生物运用度,进而实现产业开发具备重要意义。
综上所述,生物技术已经进一步中药研究和开发各个领域,虽然大多数研究尚处在起步阶段,但其影响正在不断扩大,所显示出潜在社会价值和经济效益也日益得到注重,生物技术将进一步到中药新药研制各个环节。对的运用当代生物技术合理地解决中医药当代科学研究和产业开发中重要问题,必将有力地推动国内中医药当代化和国际化进程,为加入WTO后中华人民共和国民族产业国际竞争注入活力。
中草药产业是国内效益较好行业.有强化免疫机能中草药,在全球是一新兴市场.如何持续开发药用或健康性中草药食品,并进军国际市场,为当前中草药公司一大课题.

【参照文献】
[1]郭兰萍,黄璐琦,王敏等.南北苍术RAPD分析及其划分初步探讨[J].中华人民共和国中药杂志,,32(9),32(9):834837.
[2]李萍,蔡朝辉,邢俊波.srRNA基因间区序列第变异用于对金银花药材道地性研究初探[J].中草药,,32(9):834837.
[3]Kuehne,A.R.,Sugii,N.Transformation of dendrobium orchidusing particle bombardment of protocorms[J].Plant Cell Reports,1992,11(8):484488.
[4]张学军，何春水，陆洪光，等皮肤性病学。[M]北京：人民卫生出版社，，第7版：141
[5]许铁峰，张汉明，张磊等生物技术在中药材品质改良、保护和鉴定等方面应用。[J].中华人民共和国药学杂志，,38（3）：66
[6]Baloglu E,Kingston D G.A new semjisynethesis of paclitaxel from baccatin III[J].J.Nat Prod.,1999(62):1068由植物组织培养获得。
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[8]许建峰,苏志国,冯朴荪.运用高山红景天培养细胞生物转化外源酪醇生产红景天苷研究[J].植物学报,1998,40(12):11291135.
[9].李宝健主编，面向21世纪生命科学发展前沿，广东科技出版社，1996年11月第一版：93-104页
[10]．郝柏林刘寄星主编，理论物理与生命科学，上海科学技术出版社，1997年12月第一版：29-58页
[11]金东史,崔允植,鱼红闪,等.酶法制备人参皂甙Rh2研究[J].大连轻工业学院学报,,20(2):99104.
[12]Khmelnitsky Y.L.,Budde C.,Amold J.M.,et al.Synthesis of water soluble paclitaxel derivatives by enzymatic acylation[J].Journal of the American Chemical Society,1997,119(47):1155411555