现代生物技术与中药

现代生物技术与中医药 学 院：理学院 学 号：140121117 姓 名：王佳琪 现代生物技术与中医药

摘 要：现代生物技术在中医药领域有许多应用，可以用于中医诊断，也可以保护和改良传统珍稀濒危的药材，生产高品质中药并提高生产效率，鉴定和区分中药，评价中药安全性，阐明中药药理，新药开发，制造纳米中药等化。 关键词：现代生物技术；中医药；中医诊断；中药现代化

中医药是中国传统治疗疾病的方法和传统药物的总称，是中华民族的宝贵财富，为中华民族的昌盛做出了巨大贡献。自19世纪西医传入中国以来，中医药理论受到严重地冲击和压制，很多人一度认为中医药没有科学的理论依据，因此不相信中医的理论也不相信中药可以治病。但中华民族五千年生生不息的璀璨历史就是最好的证明，证明了中医药的神奇和不可小视价值。

近几年来，人们已经逐渐认识到中医药在医学界不可估量的价值，并向全世界推广我国博大精深的中医药文化。我国中医药学历史悠久，中医理论复杂而又相辅相成；中药资源极其丰富，达12 800多种，其中植物有11 140多种，动物就有1 580多种，矿物有80多种，是中华民族对世界医药学的一项巨大贡献，是几千年智慧的结晶。但随着医学理论的现代化和药业的工业化地发展，中医药界迎来了新的挑战和机遇。人们将现代生物技术与中医药结合这一步赋予了中国传统中医药新的活力，现代生物技术已经创造了中医药崭新的局面。一、现代

生物技术与中医诊断

原始的中医诊断讲究望闻问切，依据中医理论和医者的经验判断病者的病症，这种诊断方法无疑是存在不确定性和漏洞的。将现代生物技术中的基因芯片技术应用于中医诊断则可以有效解决这个问题。

从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交可以得出标准图谱；而从患者的基因组中分离出的DNA与DNA芯片杂交即可得出病变图谱。通过分析比较该两种图谱则可以得到病变DNA信息。这种基因芯片诊断技术以其快速、高效、灵敏、经济、平行化、自动化等特点成为一项中医现代化诊断技术[1]。

二、现代生物技术与中药现代化

2.1 保护传统中药及品种改良

据统计，民间应用的草药几乎百分之百是野生。目前全世界的植被正以惊人的速度在改变或遭到破坏，已有5 000--6 000种植物受到威胁，而我国现有5 000个品种处于濒危状态，一些物种已经绝迹，药用资源的保护和可持续利用是目前急待解决的问题。那么，采用现代生物技术来快速繁殖濒危药物资源也已成为当务之急。

石斛是常用的中药材，其中著名的品种金钗石斛、铁皮石斛、霍山石斛等其野生资源已濒临枯竭。而且石斛的种植也一直存在存活率低、产量低等进入盛产期年限长等问题。郭洪波等研究了铁皮石斛无菌茎段在Ms+NAA 0．4 mg／L+6一BA 5 mg／L培养基上体外培养，培养50 d后，腋芽萌发率、增殖倍数最高，分别为93.33%和1.97，植株生长健壮；以该培养基进行继代培养时，其增殖倍数达到3.2倍。所以以茎段为材料，可以实现铁皮石斛快速繁殖[2]。现在已可以采用组织培养快速地培植试管苗、培养人工种子等方法解决中药药源问题。 应用生物技术改良中药品种、优化种质资源已逐渐成为中药研究的重要方向之一。而植物基因工程育种具有周期短、定向性和精确性等优点，在改良药用植物、丰富中药资源、提高抗病性和抗逆性、培养高天然药物含量的新型转基因药材中有着诱人的应用前景，对中药现代化和可持续发展具有十分重要的意义[3]。 2.2 生产高品质中药、提高生产效率

我国现在运用的中药绝大部分为人工栽培的品种，科研和临床验证表明，一些人工栽培的中药材经多年繁衍其药性和有效成分就会发生变化，如栽培的柴胡、板蓝根、三七、何首乌、生地黄等，因种植地域不同，其活性成分 就大相径庭，严重影响疗效稳定。另外在长期的中药材种植中，难以解决的问题主要有品种老化、病毒寄生蔓延、种植费工费时、繁殖系数低下等问题。

利用现代生物技术，可以有效解决中药天然资源不足及栽培周期长、效益差的缺点。近年世界各国均在对含有这些药用性成分的植物进行细胞工程的研究，运用细胞工程技术已经筛选出高产稳定的细胞株，建立大规模细胞培养体系，以解决供需矛盾。目前著名中药人参、紫草、红豆杉、 长春花的组织培养，已处于中试阶段，接近工业化生产规模。而且从国外引进药材品种时,我们也可以通过这种方法加以增殖,在短时间内扩大种植面积,满足市场需求。除此之外，现已有100多种传统药材经离体培养，已分化成试管植物。 2.3 中药的鉴定和区分

中药品种繁多，其疗效与药材品质密不可分；为保证用药的安全有效，需对药材的真伪、优劣作出准确的判断。但中药鉴定的样品复杂，有完整的药材，有碎块、饮片和粉末等。常规的性状鉴别难以准确区分，利用现代生物技术则可以更准确的做出判断。现已应用于实际操作的方法有蛋白质电泳指纹图谱法、DNA指纹图谱法和基因芯片技术法。 2.3.1 蛋白质电泳指纹图谱法

用该方法对阿胶、鹿角胶、龟甲胶进行鉴别， 同时还对杂质胶、海龙胶及鱼漂胶进行比较，并予以区别。有人在研究虎骨、猪骨和鲸骨的聚丙烯酚胺凝胶园盘电泳时发现，哺乳动物骨能的蛋白质性质与同功酶相似，具种族特异性可作为药材鉴定依据[4]。

2.3.2 DNA指纹图谱法

目前RAPD 法已被广泛的应用于中药学当中，使得有关中药材的鉴定、药材的鉴别技术有了进步。从正品中药中得到标准的DNA图谱，然后与待鉴定药材的DNA图谱进行对比，通过比较它们DNA谱带的异同就可以达到鉴定的目的[5]。王艇等m3利用DAF(直接扩增指纹图谱)技术对厚朴(Magnolia officinalis)、凹叶厚(M．officinalis\"oar.&'loba)及常见的混、伪品共10个样品进行了鉴别，其DNA指纹图谱显示了前两者与其余8个样品存在明显差异，其中厚朴与凹叶厚朴的相似性指数高达0.90[6]。 2.3.3基因芯片技术法

基因芯片鉴别中药具有快速、准确和自动化的优点。例如李绍平等对川贝母、浙贝母、皖贝母和湖北贝母等4种主要贝母品种5S rRNA的序列分析时发现，川贝母有一特异性的碱基序列CTTTTCTCCATCA，以此序列为探针一制成芯片，将待检测样品提取DNA并经扩增和荧光标记后与芯片上探针进行杂交然后通过荧光检测即可准确鉴定。 2.4 中药安全性评价

最近几年来，不断增多的有关中药不良反应的报道，特别是中药对肾脏毒性作用（如斑蝥、蜈蚣、蜂毒、 雷公藤、益母草、乌桕、番泻叶、苍耳子、苦楝皮、天花粉、牵牛子等均有肾毒性）使中药的安全性问，日益引起人们注意。除了已知毒性中药外，如何确定有毒中药，中药的有毒成分？基因表达图谱将为我们提供有效的手段。用基因表达图谱分析某种中药（单一成分或单方制剂或复方制剂）作用于细胞后，基因表达mRNA的变化,如发现一些重要的功能基因表达有明显改变,则提示此物质可能有一定的毒性,可以准确地评价中药的安全性. 2.5 阐明中药药理

中草药种类繁多，不同药材的功效也不尽相同，中药的活性成分及其作用机理尚不明确是制约中药现代化、国际化的关键。利用中药给病人治病时发现，病人同时伴发的有些疑难顽症居然也能痊愈，这便给中药的药理披上更神秘的面纱。而应用现代生物技术可以更科学清楚地阐明中药药理。 2.5.1 应用基因芯片技术

中药提取物成分复杂且各组分间可能存在的各种相互作用（协同作用、拮抗作用等）因而对其进行生物活性分析难度很大-基因芯片可以建立方剂或药物的基因表达谱。并通过处方分析优化靶标观察不同中药成分的作用及不良反应。近年来，我国学者从分子生物水平及基因水平上揭示了中药砒霜对于急性早幼粒细胞诱导分化，促使癌细胞凋亡的机理，并得到世界医学界的公认[7]。 2.5.2 应用基因组和蛋白质组学

通过功能基因组和蛋白质组研究，在从微观机制角度阐述和发现中医理论

“证”内涵的基础上，可能会揭示中药复方在分子水平的作用机制。中医理论“证”是疾 病发展过程中某一阶段的病机概括，是机体内因和环境外因综合作用的机体反应状态，随着病程的发展而相应发生变化。依据多基因致病的关联特性，通过基因表达谱和表达产物的差比性分析，可以揭示证候发生和发展在分水平的调控规律，进而可能揭示中药复方的作用靶点、作用环节和作用过程，从而可能会阐明中药复方在分子水平的作用机制[8]。 2.6 新药开发和纳米中药

基因芯片技术具有高通量、并行性以及样品消耗量少的优势，在中药研究尤其是新药的设计、筛选、开发中独具魅力，能够进行大规模的筛选。在药物与基因间架起一座桥梁。用基因芯片技术分析用药前后机体不同组织、器官基因表达的差异，从而发现一组与病症相关的基因和药物效应基因作为药物筛选的靶标。基因芯片技术使得药物的筛选、靶基因的鉴别和新药测试开发的速度大大提高，成本大大降低[9]。

纳米中药是指运用纳米技术制造的，粒径小于100nm的中药原药、制剂（各种剂型）。纳米中药并不单纯是指将中药的颗粒变细，而主要是指用纳米技术加工中药后赋予中药许 多新奇的功能。例如，普通牛黄有清热解毒、息风止痉、化痰开窍的作用，但是牛黄加工到纳米级水平，其理化性质和疗效发生了惊人的变化，并有极强的靶向作用。又如，对雄黄的研究发现，雄黄颗粒粒径在≦100nm时，对ECV--304细胞凋亡率为:68.15%，粒径在500nm时,对ECV--304细胞凋亡率为:5.21%[10]。

由上述可见，现代生物技术将从根本上改变长期以来人们对中药的研究手段和认识层次，它在中药领域中的广泛应用将使现代高新技术与传统的中药理论对接，使人类对流传了数千年历史的中药产生更为全面、更为深刻的认识，同时对中药某些古代的、神秘的、抽象的理论作出现代的、科学的、具体的解释。为中医药得到国际认可、走向世界提供坚实的物质基础。

参考文献：

[1][2]

张清,戚秀萍 生物技术在中医药研究与开发中的应用,基层中药杂志,2002.16(6),53 郭洪波，于晓丹，陈丽静等铁皮石斛茎节离体培养的研究[J]时珍国医国药，2007，18(11)：2659--2660 [3]

单 宇，管福琴 生物技术在中药现代化中的应用 2008，3 [4]

单 宇，管福琴 生物技术在中药现代化中的应用 2008，3 [5]

马雪松，邹冰生物技术与中药[J]辽宁中医学院学报，2006，8(3)：113—114． [6]

王 艇，苏应娟，朱建明中药材厚朴的DNA 扩增产物指纹分析研究[J]．2001，24(10)：7lO

一713 [7]

刑茂，张恩娟 三氧化二砷的抗癌作用和基础研究华西药学杂志2000（15）：302 [8]

胡露，龙绍疆，王江现代生物技术在天然药、 中药药理研究中的应用进展[J]．中医药导报，200713(10)： 97一100， [9]

许俊泉，贺学忠，周玉祥 生物芯片技术及其在药学研究领域中的应用 科技通报，1999,44（24）：2600 陈毕友，崔振玲 基因芯片技术及其在药学研究领域中的应用 中国药学杂志，2001,37（3）：168 [10]

林桂如-熊 斌 现代生物技术在中药领域的应用 时珍国医国药 2004年第15卷9期