黃芪活性產(chǎn)物代謝調(diào)控的基因工程關(guān)鍵技術(shù)研究獲重大突破

市場(chǎng)對(duì)中藥材的需求量與日俱增，但是許多野生中藥材受生長(zhǎng)周期所限，供不應(yīng)求；大量的無(wú)序采挖，又會(huì)影響生態(tài)環(huán)境。由中國(guó)工程院院士、上海中醫(yī)藥大學(xué)教授胡之璧領(lǐng)銜完成的“黃芪活性產(chǎn)物代謝調(diào)控的基因工程關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目，首次將現(xiàn)代生物技術(shù)成功應(yīng)用于傳統(tǒng)中藥，在改良中藥材品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)中藥資源的可持續(xù)利用方面取得重大突破。該項(xiàng)目近日獲2007年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

黃芪，是中醫(yī)臨床最常用的大宗藥材之一。現(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖、黃芪甲苷等主要生物活性成分，具有抗心肌缺血、缺氧、病毒性心肌炎的作用，以黃芪主要成分為原料的新藥開(kāi)發(fā)成為熱點(diǎn)。黃芪主要生長(zhǎng)在西北干旱地區(qū)，由于市場(chǎng)需求量不斷增加，其野生資源受到極大威脅。它又是一種重要固沙植物，如無(wú)序采挖，可能成為沙塵暴肆虐的原因之一。其實(shí)，不僅是黃芪，許多野生中藥資源在可持續(xù)利用方面都陷于這樣的“困境”。人工栽培是“解困”的一條途徑，但藥用植物需3－5年生長(zhǎng)時(shí)間，難以滿足市場(chǎng)的迫切需求；而且引種栽培代數(shù)越多，中藥材質(zhì)量退化就越厲害。

胡之璧帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，探索運(yùn)用基因工程技術(shù)，對(duì)中藥活性成分進(jìn)行代謝調(diào)控研究。他們選用黃芪作為模式藥材，因?yàn)榇蟛糠种兴幭顸S芪一樣，以根入藥。在黃芪身上找到“突破口”，不僅具有重要理論意義，而且對(duì)其它根類(lèi)藥材的可持續(xù)利用也具有示范作用。

技術(shù)難點(diǎn)之一，是定向生產(chǎn)中藥材中的“寶貝”——目標(biāo)活性產(chǎn)物?？蒲腥藛T在黃芪無(wú)數(shù)個(gè)基因中，找到調(diào)節(jié)其活性成分的兩個(gè)基因，克隆后構(gòu)建到載體上，然后由載體把兩個(gè)基因?qū)朦S芪培養(yǎng)物上，生成黃芪毛狀根。他們應(yīng)用基因工程手段，創(chuàng)建了黃芪代謝相關(guān)內(nèi)源基因的擴(kuò)增技術(shù)，調(diào)控黃芪活性成分生物合成，大幅度提高了黃芪中有效成分。由此，胡之璧帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)了中藥基因工程這一研究新領(lǐng)域。

黃芪毛狀根培養(yǎng)，如何從實(shí)驗(yàn)室“搖瓶”過(guò)渡到產(chǎn)業(yè)化的生物反應(yīng)器培養(yǎng)？毛狀根培養(yǎng)生物反應(yīng)器是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。胡之璧帶領(lǐng)科研人員另辟蹊徑，將透明顫菌血紅蛋白基因引入黃芪毛狀根，使這種生物在低氧條件下也能“茁壯”生長(zhǎng)，不影響其活性成分的代謝水平。該技術(shù)屬國(guó)際首創(chuàng)，創(chuàng)建了黃芪毛狀根30升大規(guī)模培養(yǎng)體系，為其工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)提供了技術(shù)指導(dǎo)和示范。

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

中國(guó)科學(xué)院院士陳凱先：該科研項(xiàng)目建立的藥材基因克隆、載體構(gòu)建、表達(dá)、毛狀根規(guī)模培養(yǎng)等技術(shù)方法具有普適性，為中藥資源的可持續(xù)利用提供了創(chuàng)新思路和方法，也為提高我國(guó)中藥現(xiàn)代化研究水平作出了顯著貢獻(xiàn)。