黃芪活性產(chǎn)物代謝調(diào)控研究獲重大突破

市場對中藥材的需求量與日俱增，但是許多野生中藥材受生長周期所限，供不應(yīng)求；大量的無序采挖，又會影響生態(tài)環(huán)境。由中國工程院院士、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)、實現(xiàn)中藥資源的可持續(xù)利用方面取得重大突破。該項目近日獲2007年度國家科技進步二等獎。

黃芪，是中醫(yī)臨床最常用的大宗藥材之一?，F(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，以黃芪主要成原料的新藥開發(fā)成為熱點。黃芪主要生長在西北干旱地區(qū)，由于市場需求量不斷增加，其野生資源受到極大威脅。它又是重要固沙植物，如無序采挖，可能成為沙塵暴肆虐的原因之一。其實，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年生長時間，難以滿足市場的迫切需求；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)的科研團隊，探索運用基因工程技術(shù)，對中藥活性成分進行代謝調(diào)控研究。他們選用黃芪作為模式藥材，因為大部分中藥像黃芪一樣，以根入藥。在黃芪身上找到“突破口”，不僅具有重要理論意義，而且對其它根類藥材的可持續(xù)利用也具有示范作用。

技術(shù)難點之一，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在黃芪無數(shù)基因中，找到調(diào)節(jié)其活性成分的兩個基因，克隆后構(gòu)建到載體上，然后由載體把兩個基因?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)的科研團隊開創(chuàng)了中藥基因工程這一研究新領(lǐng)域。

黃芪毛狀根培養(yǎng)，如何從實驗室“搖瓶”過渡到產(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)今國內(nèi)外研究的熱點之一。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，不影響其活性成分的代謝水平。該技術(shù)屬國際首創(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。

專家點評

中國科學(xué)院院士陳凱先：該科研項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，也為提高我國中藥現(xiàn)代化研究水平作出了顯著貢獻。