生物技術與中藥研發分析范文

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作用的多環節性這一特點與多系統性既有聯系又有區別。從中藥作用多系統性可知中藥藥效的多維性，如果治療只要求具體單一特異病理改變時，中藥亦可通過多種不同環節起效。中藥作用具有多環節特點的原因為：一是由于不同藥物或單體的作用靶點廣譜性，二是因為前述系統的復雜相互作用。然而受西方科研文化的影響，多以還原理論強調單環節效應的觀察來評價藥效強弱，這也給中藥的研發帶來困擾。

1作用溫和緩慢

中藥作用強度總體上是溫和緩慢的，中藥多矢量作用合力的微量累計是中藥治病的優勢，也是其副作用較輕較少的原因。由于一首復方中各有效物質的濃度相對于單一的化學藥物來說較低，進入人體后就更低了。而中藥這種多種微量單體對眾多環節的微調，使機體歸復于平衡是中藥治病的重要基礎。但新藥藥效標準評價對此是否定的，至少是不完整的。由于中藥的這些特點，我們唯一可做的就是盡可能采用現代科學技術，得出令人信服的科研結果，進而有權重新制定或完善新藥評價體系。

2現代生物技術與中藥作用機制的發現

隨著生命科學的發展，尤其是分子生物學在各學科的滲入，中醫藥實驗研究深入到了分子、基因、蛋白質組水平。現代藥理研究表明，中藥作用原理與其生物活性成分調控基因表達有關[5]。研究發現：對即刻早期基因（IEGs）的表達產物是細胞核內的第三信使，在細胞間信號傳導過程中發揮重要的生理作用，共有c-fos、c-jun、c-myc、c-egr4個家族。c-jun基因表達基因轉錄生成mRNA，核糖體以mRNA為模板翻譯成c-jun蛋白，c-jun蛋白與同時表達的c-fos蛋白通過亮氨酸拉鏈區結合構成異構二聚體AP-1。AP-1通過與靶基因promoter區TGAC/GTCA序列結合，刺激靶基因表達[6]。任永欣等在國內首次復制了硝酸甘油型試驗性偏頭痛動物模型，并用免疫組化方法觀察IEGs，c-fos，c-jun的表達，結果顯示：硝酸甘油型試驗性偏頭痛大鼠腦干、下丘腦c-fos、c-jun基因表達明顯增強，復方中藥頭風飲能顯著抑制偏頭痛大鼠腦干、下丘腦c-fos、c-jun基因的增強表達，與對照組比較差異有顯著性[7]。還有對神經肽相關基因表達的影響，對凋亡相關基因的影響等等。人類基因組計劃（HGP）為某一疾病多基因表達調控的研究帶來了機會，通過HGP篩選和分離出每種疾病相關的致病基因，再以其作為藥物作用靶標研究中藥作用的分子機制，這可能是未來中藥藥理研究發展的趨勢之一。另外，基因芯片技術以其檢測迅速、分辨率高、檢出基因多而成為研究的先進方法之一。生物芯片主要包括基因芯片和多肽芯片。生物芯片技術是指將大量（每平方厘米點陣密度高于400）探針分子（DNA、RNA、多肽等）固定于支持物（膜、玻片、硅片等）上后與標記的樣品分子雜交，通過檢測每個探針分子的雜交信號強度，對樣品分子進行定性、定量和結構分析，其原理是利用生物大分子具有特異性互相識別能力，具快速、準確、自動化的優點。利用基因芯片及mRNA差異顯示技術從分子水平探討中藥對疾病多基因治療作用機理，應成為今后研究的主要方向之一。

3蛋白質組學技術在新醫學研究中的應用

所謂蛋白質組是指一個細胞或一個組織基因組作表達的全部蛋白質，它具有整體性、動態性、系統性的特點。一方面，強調蛋白質組是對應于一個基因組的全部蛋白質所構成的整體；另一方面，明確提出蛋白質組還是一個在時間和空間上都動態變化的整體。蛋白質組的研究流程大體上分為分離、鑒定、分析3個步驟[8]。即先從組織或細胞中提取蛋白質，進行雙向電泳實現蛋白質的分離，含多種蛋白質的樣品展開成為有近千個蛋白質點的繁星圖；然后進行蛋白質樣品的顯色，對不同疾病、不同證候的蛋白質與對照樣品進行比較，尋找具有統計學意義和豐度差異的蛋白點；切下待分析的蛋白點，使用胰蛋白酶消化；接著對消化后得到的多肽片斷進行生物質譜分析測定，得到肽指紋圖譜；最后，通過在數據庫中檢索對蛋白質進行鑒定及功能分析，利用生物信息學的方法進行比較研究。蛋白質組學是從整體的角度，分析細胞內動態變化著的蛋白質組成成分、表達水平和修飾狀態，了解蛋白質之間相互作用和聯系，揭示蛋白質功能與細胞生命活動規律的科學。其不僅研究蛋白質的構象，更重要的是進一步闡明不同蛋白質、不同構象功能的表現。它不是單純對蛋白質的個體進行研究，而是對人體的整個蛋白質，即在蛋白質組的基礎上進行研究。蛋白質是機體生物功能最終的執行分子，單個蛋白質的研究方式亦無法滿足后基因時代的要求。這是因為：生命現象的發生往往是多因素的，必然涉及多個蛋白質；多個蛋白質的參與是交織成網絡或平行發生，或呈級聯因果；執行生理功能時的蛋白質表現是多樣的、動態的。因此要對生命的復雜活動有全面和深入的認識，必然要在整體、動態、網絡的水平上對蛋白質進行研究。

4蛋白質組學技術與中醫藥發展

中醫藥研究一直在謀求現代化發展，謀求為現代醫學有所闡釋而走向世界。但在此之前對單個分子的研究，很難反映中醫學的“整體觀念”和中藥作用“整體調節”的最基本特征。蛋白質組學研究時代的到來，為中醫藥現代化發展帶來了新的契機。蛋白質組學的“整體、動態、網絡”的特點，與中醫理論“整體觀念”、“辨證施治”和中藥作用“整體調節”，“多層次、多靶點”調節等思想不謀而合。利用功能蛋白質組學技術和策略，分析中醫證候及經中藥處理過的組織、細胞或體液表達的蛋白質組，并比較處理前后蛋白質表達差異、蛋白質功能結構及相互作用的變化，系統地對證候本質及中藥的多環節、多靶點調整作用機理進行研究，最終揭示證候的物質基礎及中藥作用和配伍規律。目前中醫藥蛋白質組學研究主要集中在中藥藥理研究，單味中藥或復方的藥效和藥理研究是中藥作用研究的核心。利用蛋白質組學技術研究治療前后的蛋白質譜變化，在整體水平上評價中藥藥效，揭示中藥作用的靶點、作用環節和作用過程，力求闡明中藥多靶點、多層次作用的分子機理。文獻檢索結果顯示，目前蛋白質組學研究主要涉及少量中藥復方和少量中藥單體的研究。如苗蘭等研究血府逐瘀湯對氣滯血瘀證模型大鼠血清蛋白質組表達的影響，經雙向電泳分離血清總蛋白，并行圖像分析比較，發現血府逐瘀湯可影響7個蛋白點差異表達，分析可能與其作用機理相關[9]。申定珠等采用雙向凝膠電泳分離健胃愈瘍顆粒處理組和未處理組大鼠胃組織的總蛋白，結合圖像分析、質譜鑒定和數據庫搜查，發現處理組有12個蛋白質表達變化，且大多數蛋白質與潰瘍復發的形成、生長、凋亡及免疫相關[10]。運用蛋白質組學的思路和方法研究中醫藥理論，雖然已取得了一定的進展，但就實驗研究方面來看，依然存在明顯的不足。具體表現在：（1）相當部分研究僅停留在蛋白質成分分離和差異蛋白點顯示，未進一步采用質譜等鑒定分析，未對差異靶點之間進行生物學分析，或未對差異靶點的確切意義進行研究，使實驗結果的應用價值受到影響。（2）研究結果大多為平行發生或晚期事件，幾乎所有試驗報道均未證實蛋白質差異表達是必要的早期事件。（3）大多數研究缺乏必要的對照組。（4）對表達豐度較低的重要蛋白質組的研究不足，對亞細胞蛋白質組的研究未見報道。針對上述問題，我國藥學工作者應關注生物醫學研究進展，了解更多的生物技術；利用各種生物學數據庫，對差異蛋白質進行信息學分析，初步預測差異蛋白質之間的相互聯系及可能參與的信號通路網絡；在研究中加設對照組，盡可能排除藥物或方法造成的干擾；對重要的差異蛋白質作進一步深入的研究，適時引入基因過表達或RNA干擾，或反義核酸技術，以明確差異蛋白質在中藥調節中的必要作用；以蛋白質組學篩選研究為基礎，利用系統生物學的思路和技術，對具有確切作用的重要靶蛋白進行更深入的中藥相關研究；對于蛋白質檢測，可根據需要靈活采用不同分辨率的染色技術；由于中藥作用多靶點、多層次的特點，在中醫藥蛋白質組學研究中，極可能篩選出某些未能確知生物學功能的差異蛋白質，再根據研究結果提示，進行生物學作用鑒定，有可能成為中醫藥學對生命科學研究的重要貢獻。所以中醫藥蛋白質組學研究不僅在于發現種種現象，更應努力揭示現象的本質，重視持續的深入研究，由點到面，由面及點，交叉整合蛋白質組學、分子生物學和生物信息學技術，推動中醫藥研究的現代化。

5結論與展望

回首過去，中醫藥研究走過了坎坷而艱辛的歷程，但收效甚微；展望未來，21世紀的生命科學將由人類基因組計劃和后基因組時代、蛋白質組計劃、生物信息學、生命科學數字化等部分組成[11]。面對這千載難逢的機遇，中醫藥研究要用先進的方法論作指導，用現代科學技術完善自己，用前瞻性的眼光看待未來，把生物芯片和蛋白質組學等生物科學技術融入到中醫藥研究中將是揭示中醫藥科學規律的最佳切入點。

作者：施偲單位：武漢大學人民醫院