基因工程在植物類中藥生產(chǎn)中極具潛力

一、中藥轉(zhuǎn)基因工程實例

了解和控制傳統(tǒng)藥材的有效成分是其生產(chǎn)和加工技術(shù)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)藥材含有的有效成分絕大部分是次生代謝產(chǎn)物。它們的合成途徑非常復(fù)雜，往往有幾十酶參與反應(yīng)，因而找出形成特定的產(chǎn)物的關(guān)鍵就成為利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)傳統(tǒng)有效成分的關(guān)鍵步驟之一。然后就是分離或合成關(guān)鍵酶的基因，尋找合適的載體和外源基因的表達(產(chǎn)物)等一系列步驟。例如，天仙子胺和莨菪胺是廣泛使用的作用于植物神經(jīng)系統(tǒng)的抗膽堿能藥物，由于天仙子胺對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不良作用，因此莨菪胺受病人的喜愛，市場上后者的占有率10倍于前者。在莨菪烷生物堿合成途徑的研究中，人們發(fā)現(xiàn)天仙子胺6p-羥基化酶是參與天仙子胺轉(zhuǎn)化為莨菪胺的關(guān)鍵酶。將該酶基因通過Ri質(zhì)粒轉(zhuǎn)入到富含天仙子胺的莨菪毛狀根中，與對照相比，莨菪胺含量增加了5倍。再如，科研人員正在進行與多糖合成有關(guān)的酶的基因通過Ri質(zhì)粒轉(zhuǎn)入黃芪毛狀根的研究，希望通過基因工程方法改進黃芪毛狀根中多糖的種類和數(shù)量。

隨著21世紀高科技時代的到來。傳統(tǒng)藥材在保障人類健康的社會醫(yī)藥事業(yè)中的作用不但不會降低，而且會越來越重要。因為在傳統(tǒng)藥材中包含著許多人們尚未認識和開發(fā)的具有新結(jié)構(gòu)的化合物，其中不少有望成為新的藥物，如隨著人類對細胞膜結(jié)構(gòu)的功能的了解，越發(fā)認識到多糖類化合物的重要性。傳統(tǒng)藥材生產(chǎn)加工技術(shù)現(xiàn)代化是迎接21世紀高科技時代到來的重要目標之一。借助基因技術(shù)，人們可望保存和繁殖那些瀕臨滅絕的藥物資源，保持自然界生物的多樣性。人們可以利用基因技術(shù)將那些數(shù)量極為稀少而又極為有價值的新結(jié)構(gòu)新類型化合物進行擴增，滿足臨床的需要。人們還可以通過基因技術(shù)在遺傳上改變現(xiàn)存的傳統(tǒng)藥材的有效成分，或附加新的遺傳成分，成為“轉(zhuǎn)基因藥材”。樣，基因工程的廣泛使用，將徹底改變傳統(tǒng)藥材生產(chǎn)和加工技術(shù)，使之適合新時代的要求。

二、中藥轉(zhuǎn)基因工程的優(yōu)勢

采用基因工程技術(shù)生產(chǎn)動植物類中藥的潛在優(yōu)勢在于其品種豐富多樣性，產(chǎn)品無毒性，特別是化學(xué)藥物經(jīng)過幾十年發(fā)展，現(xiàn)在要合成新的有效的藥物已變得越來越難，而且很多藥物都暴露出程度不同的副作用。于是，人們轉(zhuǎn)向開發(fā)取自動植物的天然藥物和調(diào)動人體本身存在的內(nèi)源藥物。而基因工程為這些藥物的大量生產(chǎn)開辟了寬廣的道路。近期，中科院已在世界上首次成功地使麝香的香腺細胞在保持上皮形態(tài)特征的情況下多次傳代，取得了麝香細胞工程研究的關(guān)鍵性突破，大量人工生產(chǎn)麝香指日可待了。日本人還把地黃、半夏等中藥體細胞分出來進行增殖，成為“生物草藥”。這就使一些中藥可以大量栽培，又免受病毒感染，保持穩(wěn)定的質(zhì)量，其藥效比天然生藥高1．5倍，而收量可達天然生藥的3～4倍?；蚬こ谈菫楦鞣N酶、激素等物質(zhì)的大量生產(chǎn)提供了可能性。例如德國的一所“微生物和細胞培養(yǎng)陳列室”里，儲備著一萬多種生物，這些生物可為食品工業(yè)培養(yǎng)高效菌種，如生產(chǎn)酸乳酪的恒溫細菌、干酪真菌盤尼西林、泌乳及第三種單細胞生物基因突變體等等。用基因技術(shù)改造的菌種可用于生產(chǎn)維生素；細菌可用于色素和人體生長激素的生產(chǎn)；用基因技術(shù)處理的單細胞生物可用來生產(chǎn)酵母、氨基酸、香精、維生素、色素等。用新型生物制造出的面包可以長時間地保持松脆，制作酸菜時可以加決發(fā)酵。生物學(xué)家還許諾要開發(fā)“超時代”的口味體驗；用基因技術(shù)制造了不使人發(fā)胖的脂肪；不會醉人的啤酒以及不損害人體健康的煙草?；蚬こ虒κ称飞a(chǎn)的滲透，將使用于食品保鮮保色的酸性物質(zhì)、防腐材料及一些有害物質(zhì)退居二線。這有益于人體健康。

因食品可為人類贏得巨大效益。經(jīng)過基因處理的微生物可以生產(chǎn)大量便宜且純度很高的高效物質(zhì)——發(fā)酵輔助物。水果、蔬菜水分太多，不僅提高了運輸成本，也增加了加工難度，為此，專家們已研究了減少植物水分的技術(shù)。細胞核里每一個微小的改動都能減少經(jīng)濟上的巨大開支，加利福尼亞的專家從西部非洲的植物園里提取基因，制造出莫內(nèi)林蛋白糖幾乎沒有熱量，卻比糖甜十萬倍。利用基因技術(shù)將小麥和玉米的淀粉改造成米糖漿，這種糖漿比蔗糖便宜30％。美國利用生物工程基本上做到了糖類的自給自足?；蚴称吩诮?jīng)濟上給人類帶來的好處將使基因藥物和基因食品成為未來醫(yī)藥保健與食品的主流。

三、中國轉(zhuǎn)基因中藥工程蓬勃發(fā)展

基因工程技術(shù)正在我國顯示出前所未有的生命力。到1998年底，我國已有15種自行研制的基因工程疫苗或藥物投放市場，它們在為無數(shù)帶來福音的同時，也向人們展示了生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的廣闊前景。全國約有50多個廠家從事基因工程疫苗或藥物的生產(chǎn)。例如上海農(nóng)科院植物基因工程研究所現(xiàn)已成功建立高效表達體系“植物反應(yīng)器”即基因植物藥廠。植物反應(yīng)器就是把構(gòu)建或克隆的基因(如有治病作用的基因等)轉(zhuǎn)入到高效表達載體中去，篩選到高效表達植株后，只需增加耕種面積就能擴大產(chǎn)量，再從植株中提取出有效成分，即成為藥品或疫苗，利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)藥物或疫苗易于形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)范；省略了一整套制藥工業(yè)化設(shè)備，成本大為降低；植物病毒不會感染給家畜及人類，安全性能好，各種轉(zhuǎn)基因植物及疫苗都可用口服的方式給藥，易被接受。

這座基因植物藥廠現(xiàn)已形成三大類基因產(chǎn)品?；蛩幬镉兴嗡兀铣伤嗡鼗蛞殉晒D(zhuǎn)入植物，并達到高效表達?；蝻暳咸砑觿┯兄菜崦?，它能使料磷的吸收利用率提高60％。動物增重明顯。基因疫苗有治療腫齲齒的CTF疫苗及畜禽聯(lián)苗均已成功表達。