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现代生物技术在中药GAP栽培中的应用
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中药材引进和导入当今高科技的生物工程技术势必引起中药材研究和发展的一场变革
传统中药是我国几千年来用以治病康复的国宝，品种之多为世界上罕见。随着自然的变革、社会的发展，天地间自生自灭的中药材物种有的已经灭绝，有的面临濒危，尽管从古到今人们对大量的中药材进行了人工种植或人工饲养，取得了南药北种、西药东移和野生变家养的成绩，但鉴于人工栽培饲养中药材物种退化和面临濒危灭绝的棘手问题，长期以来没有得到解决。针对中药材发展受阻的现状，若能充分利用当今一切高科技手段，致力于中药材发展的研究，特别是引进利用生物工程技术是一条有效的途径。因为中药材中有不少品种属于濒危物种，有动物也有植物，例如著名中成药犀角丸、虎骨木瓜酒、神犀丹、急救中药汤剂犀角地黄汤等都因配伍中含有禁用的犀牛物种而不能再继续为人们治病服务。对这些物种，生物工程技术可以研究这些濒危紧缺中药资源的活性成分、生长规律和生产特征，再运用生物工程技术开展对其进行保存的研究，从而保护濒危紧缺的中药资源。也可利用生物工程技术中基因器官培养技术和细胞培养技术进行离体培养繁殖，这不仅可以保护濒危药物，且对有效成分明确的各种中药均可以进行有效成分的生物工程生产，以解决濒危物种导致短缺中药原料的资源压力，使之进入可以持续利用的发展阶段。此外，更重要的是可以利用上述研究开发特殊途径，开发新一代的在国际上领先的生物药品，以满足人们防病治病康复保健的需要。
我国现在运用的中药绝大部分为人工栽培的品种，科研和临床验证告诉我们，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、首乌、地黄等，因种植地域的不同，其活性成分就大相径庭，严重影响疗效，这就是人工栽培中出现的问题。另外在长期的中药材种植中，难以解决的问题主要有品种种质老化、病毒寄生蔓延、种植费工费时、繁殖系数低下等。这些问题很难适应当前正在进行的开设生产基地发展药材生产的趋势。如果引进和利用生物工程中的基因工程技术和细胞工程技术，这些悬而不决的难题就可以迎刃而解。其一方面可对药用植物品种实行遗传改造，构建新型的抗逆能力强的优良品种，以增加产量、提高质量，也可用于加强对中药高产优质、多抗性品种的选择；另一方面可运用基因工程技术培育出抗病毒、抗虫害的新型中药材品种，以减少农药的施用，进一步杜绝农药和重金属的污染，保证中药使用的安全可靠，促进出口中药走进国际市场。
生物工程技术是中药现代化的一大关键步骤，是一个尖端技术群。它的发展和应用将导致医药、农业、化工等众多产业的重大变革，对经济发展起巨大推动作用，因而被视为21世纪的主导产业。特别是以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术近20年来发展迅猛，尤其是近5年，世界生物医药市场规模的年均增幅超过22％。与传统制药相比，生物制药具有更大规模生产、利润高、生产工艺简单、人力投入少、无污染、生产周期短等优点。而且其新药一旦开发成功，利润巨大。专家们认为风险投资下一轮热点将是生物技术，而且推测利润率将两倍于信息产业。鉴此，我国生物医药的发展同样红火，国内目前已有200多个生物工程制药企业和1万余名科技人员专门从事医药生物技术的研究、开发和生产。目前已成功生产并上市了12个产品，如抗癌、抗病毒、抗艾滋病的干扰素；防治肝炎的干扰素。类、干扰素Y类、白细胞介素、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、表皮生长因子、链激酶、乙肝疫苗类；成纤维细胞生长因子、红细胞生成素、胰岛素、粒细胞集落刺激因子和人生长激素等。专家们预测，未来若干年内，若不受资金和人才限制(因国内尚无专门培养生物工程制药及中药现代化的院校与专业，人才奇缺)，我国生物制药年均增长率将达12％～20％以上，远高于国内国民生产总值的增长速度。但目前人、财两方面缺乏的问题都存在。
生物制药的重点研究方向是基因工程、细胞工程和酶工程。应用现代生物技术改造传统制药工业，推行生物工程制药是实现中药现代化的一项有效快速措施。特别是2000年美国总统克林顿在白宫宣布了人类基因组草图绘制完成，并与此同时参与人类基因组计划的美国、日本、英国、德国、法国和中国6国科学家，在同一时间向全世界公布了人类基因组遗传密码基本破译，这是人类科学史上的又一里程碑式的创举，是生命科学的“圣杯”，其伟大意义和重要性不亚于或甚至胜于让人类登上月球的“阿波罗计划”，这意味着人类对自身的了解进入了一个新阶段。因为人类基因组蕴涵有人类生、老、病死的绝大多数遗传信息，读出它将为疾病的诊断、新药物的研制和治疗法的探索带来革命性的变革。因而，在此人类生命新征途的大好形势下组建中药现代化工程系及其研究开发中心，为国家培养现代化药学人才，进而加快我国现代医药科学和经济增长步伐，这是何等地及时重要。
利用现代生物技术，首先能解决的是中药天然资源不足及栽培周期长、效益差的缺点。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5000～6000种植物受到威胁，而我国现有5000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问题已到了迫在眉睫的程度。那么加速培养中药现代化高科技人才，采用现代生物技术来快繁濒危药物资源也已成为当务之急。其方法措施有：一是植物非试管快繁技术。据报道，宁夏某生物工程所已对160余种经济作物取得快繁成功，克服了试管快繁和常规育苗技术的缺点。二是生物个体扩增和大规模培养(细胞及组织培养)。可利用组织培养植株，又可利用细胞大规模培养生产药用植物次生代谢物或生物转化物。目前均成功地进行了人参、三七、西洋参、当归、青篙、紫背天葵等植物细胞的培养研究工作。该方法的优点是显而易见的：省种、省时、不受外界环境影响、无病虫害、可得到产率高、产量质量可靠可控的优质中药原料。例如洋地黄强心苷是一类重要的强心药物，大多是从紫花洋地黄和毛花洋地黄两种植物中提取得到。但所获得的这些多种甾心强心，绝大部分为C－12位上没经基的A苷，属无效且有毒性，只有C－12位羟基化的C苷才有药用价值。故若将A苷C－12位上选择性地经基化则可充分利用植物资源生产这种药物，但化学方法难以实现这一过程，因而利用组织等生物技术从培养细胞中选择能进行C－12位上经基化的细胞系进行生物转化就成为唯一的途径。我国工程院院士、上海医科大学的胡之壁教授在德国Tubingen大学成功地进行了毛地黄培养细胞的生物转化——即筛选出细胞系GPR2能将洋地黄毒苦全部转化成具高度活性有效成分的洋地黄苷。又如丹参药材对心血管疾病有较好的疗效，但其原植物中丹参酮的含量较低。现我国利用生物工程手段建立丹参酮的细胞培养系统，发现丹参培养物具有丹参酮和隐丹参酮的合成能力，来源于组培根的愈伤组织的隐丹参酮的含量为原植物的6．8倍。这充分展示了生物工程生产特效药物的光辉前景。
其次是转基因工程的应用。转基因药会产生巨大的社会和经济效益，同时它也是中药生产的一场革命。利用DNA重组定向改造生物，一是有关代谢途径的基因工程研究；二是利用有关转基因植物反应器构建的研究，利用转基因生物作为反应器生产外源基因编码的产物。目前已经生产出了含乙肝疫苗的“药用土豆”、“香蕉疫苗”以及能分泌含某种药用蛋白乳的山羊等，使得原来原料来源困难、生产技术复杂、治疗成本昂贵的有效药物的生产变得简单、使用方便、价格低廉、能普遍推广使用的程度。
第三是分子水平上的中药质量控制。由于中药成分复杂，来源不一，中药制剂药味多，工艺各异。，造成质量难以控制。这是制约中药走出国门的关键原因。自八十年代后发展起来的分子分类学，将生物性状从表征扩展到生物信息大分子，利用DNA、RAN、蛋白质三级信息物质，反映遗传密码传递顺序。这是物种特征的根本所在，也是中药最有价值的分类鉴定指标。另一方面利用DNA分子标记技术对中药进行质量分析和品质评价具有传统中药检测方法无法比拟的优点。目前该技术主要有两种：分子杂交和PCR扩增技术。据报道，广东某大学利用该技术已建立了冬虫夏草DNA鉴别方法，可以说准确无误。有专家预测不久将来DNA标记技术将会成为继光谱色谱后在质量标准研究领域内又一重要的常规技术方法。
从以上分析可见，分子生物学技术的应用将是实现中药现代化的关键步骤，随着研究的深入，这一高新技术在中医药领域也将会发挥其巨大作用，产生无可估量的社会和经济效益，同时这也是当今世界高科技发展的焦点之一。为此，在GAP中药材生产上引入现代生物工程高新技术也是加速实施中药现代化的目的之一。
中药材是整个中药事业的一个领域，引进和导入当今高科技的生物工程技术，势必引起中药材研究和发展的一场变革。除了会使中药材的研究发展有长足的进步之外，它将促使整个中药传统研究开发利用上发生一个新的突破，产生一个新的飞跃。 |
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