生物技术与中药研发分析范文

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作用的多环节性这一特点与多系统性既有联系又有区别。从中药作用多系统性可知中药药效的多维性，如果治疗只要求具体单一特异病理改变时，中药亦可通过多种不同环节起效。中药作用具有多环节特点的原因为：一是由于不同药物或单体的作用靶点广谱性，二是因为前述系统的复杂相互作用。然而受西方科研文化的影响，多以还原理论强调单环节效应的观察来评价药效强弱，这也给中药的研发带来困扰。

1作用温和缓慢

中药作用强度总体上是温和缓慢的，中药多矢量作用合力的微量累计是中药治病的优势，也是其副作用较轻较少的原因。由于一首复方中各有效物质的浓度相对于单一的化学药物来说较低，进入人体后就更低了。而中药这种多种微量单体对众多环节的微调，使机体归复于平衡是中药治病的重要基础。但新药药效标准评价对此是否定的，至少是不完整的。由于中药的这些特点，我们唯一可做的就是尽可能采用现代科学技术，得出令人信服的科研结果，进而有权重新制定或完善新药评价体系。

2现代生物技术与中药作用机制的发现

随着生命科学的发展，尤其是分子生物学在各学科的渗入，中医药实验研究深入到了分子、基因、蛋白质组水平。现代药理研究表明，中药作用原理与其生物活性成分调控基因表达有关[5]。研究发现：对即刻早期基因（IEGs）的表达产物是细胞核内的第三信使，在细胞间信号传导过程中发挥重要的生理作用，共有c-fos、c-jun、c-myc、c-egr4个家族。c-jun基因表达基因转录生成mRNA，核糖体以mRNA为模板翻译成c-jun蛋白，c-jun蛋白与同时表达的c-fos蛋白通过亮氨酸拉链区结合构成异构二聚体AP-1。AP-1通过与靶基因promoter区TGAC/GTCA序列结合，刺激靶基因表达[6]。任永欣等在国内首次复制了硝酸甘油型试验性偏头痛动物模型，并用免疫组化方法观察IEGs，c-fos，c-jun的表达，结果显示：硝酸甘油型试验性偏头痛大鼠脑干、下丘脑c-fos、c-jun基因表达明显增强，复方中药头风饮能显著抑制偏头痛大鼠脑干、下丘脑c-fos、c-jun基因的增强表达，与对照组比较差异有显著性[7]。还有对神经肽相关基因表达的影响，对凋亡相关基因的影响等等。人类基因组计划（HGP）为某一疾病多基因表达调控的研究带来了机会，通过HGP筛选和分离出每种疾病相关的致病基因，再以其作为药物作用靶标研究中药作用的分子机制，这可能是未来中药药理研究发展的趋势之一。另外，基因芯片技术以其检测迅速、分辨率高、检出基因多而成为研究的先进方法之一。生物芯片主要包括基因芯片和多肽芯片。生物芯片技术是指将大量（每平方厘米点阵密度高于400）探针分子（DNA、RNA、多肽等）固定于支持物（膜、玻片、硅片等）上后与标记的样品分子杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度，对样品分子进行定性、定量和结构分析，其原理是利用生物大分子具有特异性互相识别能力，具快速、准确、自动化的优点。利用基因芯片及mRNA差异显示技术从分子水平探讨中药对疾病多基因治疗作用机理，应成为今后研究的主要方向之一。

3蛋白质组学技术在新医学研究中的应用

所谓蛋白质组是指一个细胞或一个组织基因组作表达的全部蛋白质，它具有整体性、动态性、系统性的特点。一方面，强调蛋白质组是对应于一个基因组的全部蛋白质所构成的整体；另一方面，明确提出蛋白质组还是一个在时间和空间上都动态变化的整体。蛋白质组的研究流程大体上分为分离、鉴定、分析3个步骤[8]。即先从组织或细胞中提取蛋白质，进行双向电泳实现蛋白质的分离，含多种蛋白质的样品展开成为有近千个蛋白质点的繁星图；然后进行蛋白质样品的显色，对不同疾病、不同证候的蛋白质与对照样品进行比较，寻找具有统计学意义和丰度差异的蛋白点；切下待分析的蛋白点，使用胰蛋白酶消化；接着对消化后得到的多肽片断进行生物质谱分析测定，得到肽指纹图谱；最后，通过在数据库中检索对蛋白质进行鉴定及功能分析，利用生物信息学的方法进行比较研究。蛋白质组学是从整体的角度，分析细胞内动态变化着的蛋白质组成成分、表达水平和修饰状态，了解蛋白质之间相互作用和联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律的科学。其不仅研究蛋白质的构象，更重要的是进一步阐明不同蛋白质、不同构象功能的表现。它不是单纯对蛋白质的个体进行研究，而是对人体的整个蛋白质，即在蛋白质组的基础上进行研究。蛋白质是机体生物功能最终的执行分子，单个蛋白质的研究方式亦无法满足后基因时代的要求。这是因为：生命现象的发生往往是多因素的，必然涉及多个蛋白质；多个蛋白质的参与是交织成网络或平行发生，或呈级联因果；执行生理功能时的蛋白质表现是多样的、动态的。因此要对生命的复杂活动有全面和深入的认识，必然要在整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究。

4蛋白质组学技术与中医药发展

中医药研究一直在谋求现代化发展，谋求为现代医学有所阐释而走向世界。但在此之前对单个分子的研究，很难反映中医学的“整体观念”和中药作用“整体调节”的最基本特征。蛋白质组学研究时代的到来，为中医药现代化发展带来了新的契机。蛋白质组学的“整体、动态、网络”的特点，与中医理论“整体观念”、“辨证施治”和中药作用“整体调节”，“多层次、多靶点”调节等思想不谋而合。利用功能蛋白质组学技术和策略，分析中医证候及经中药处理过的组织、细胞或体液表达的蛋白质组，并比较处理前后蛋白质表达差异、蛋白质功能结构及相互作用的变化，系统地对证候本质及中药的多环节、多靶点调整作用机理进行研究，最终揭示证候的物质基础及中药作用和配伍规律。目前中医药蛋白质组学研究主要集中在中药药理研究，单味中药或复方的药效和药理研究是中药作用研究的核心。利用蛋白质组学技术研究治疗前后的蛋白质谱变化，在整体水平上评价中药药效，揭示中药作用的靶点、作用环节和作用过程，力求阐明中药多靶点、多层次作用的分子机理。文献检索结果显示，目前蛋白质组学研究主要涉及少量中药复方和少量中药单体的研究。如苗兰等研究血府逐瘀汤对气滞血瘀证模型大鼠血清蛋白质组表达的影响，经双向电泳分离血清总蛋白，并行图像分析比较，发现血府逐瘀汤可影响7个蛋白点差异表达，分析可能与其作用机理相关[9]。申定珠等采用双向凝胶电泳分离健胃愈疡颗粒处理组和未处理组大鼠胃组织的总蛋白，结合图像分析、质谱鉴定和数据库搜查，发现处理组有12个蛋白质表达变化，且大多数蛋白质与溃疡复发的形成、生长、凋亡及免疫相关[10]。运用蛋白质组学的思路和方法研究中医药理论，虽然已取得了一定的进展，但就实验研究方面来看，依然存在明显的不足。具体表现在：（1）相当部分研究仅停留在蛋白质成分分离和差异蛋白点显示，未进一步采用质谱等鉴定分析，未对差异靶点之间进行生物学分析，或未对差异靶点的确切意义进行研究，使实验结果的应用价值受到影响。（2）研究结果大多为平行发生或晚期事件，几乎所有试验报道均未证实蛋白质差异表达是必要的早期事件。（3）大多数研究缺乏必要的对照组。（4）对表达丰度较低的重要蛋白质组的研究不足，对亚细胞蛋白质组的研究未见报道。针对上述问题，我国药学工作者应关注生物医学研究进展，了解更多的生物技术；利用各种生物学数据库，对差异蛋白质进行信息学分析，初步预测差异蛋白质之间的相互联系及可能参与的信号通路网络；在研究中加设对照组，尽可能排除药物或方法造成的干扰；对重要的差异蛋白质作进一步深入的研究，适时引入基因过表达或RNA干扰，或反义核酸技术，以明确差异蛋白质在中药调节中的必要作用；以蛋白质组学筛选研究为基础，利用系统生物学的思路和技术，对具有确切作用的重要靶蛋白进行更深入的中药相关研究；对于蛋白质检测，可根据需要灵活采用不同分辨率的染色技术；由于中药作用多靶点、多层次的特点，在中医药蛋白质组学研究中，极可能筛选出某些未能确知生物学功能的差异蛋白质，再根据研究结果提示，进行生物学作用鉴定，有可能成为中医药学对生命科学研究的重要贡献。所以中医药蛋白质组学研究不仅在于发现种种现象，更应努力揭示现象的本质，重视持续的深入研究，由点到面，由面及点，交叉整合蛋白质组学、分子生物学和生物信息学技术，推动中医药研究的现代化。

5结论与展望

回首过去，中医药研究走过了坎坷而艰辛的历程，但收效甚微；展望未来，21世纪的生命科学将由人类基因组计划和后基因组时代、蛋白质组计划、生物信息学、生命科学数字化等部分组成[11]。面对这千载难逢的机遇，中医药研究要用先进的方法论作指导，用现代科学技术完善自己，用前瞻性的眼光看待未来，把生物芯片和蛋白质组学等生物科学技术融入到中医药研究中将是揭示中医药科学规律的最佳切入点。

作者：施偲单位：武汉大学人民医院