生物技術(shù)是一門應(yīng)用生物科學(xué)研究成果以工程手段增加數(shù)量和提高質(zhì)量從而滿足人類日益增長的對生物制品需求的技術(shù),。三十年來，已在許多領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)展,，如在農(nóng)業(yè)中已育成多種抗病,、抗蟲、高產(chǎn)的農(nóng)作物新品種,，在西藥中利用轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)干擾素,、胰島素、生長因子等幾十種新藥物和疫苗,，在環(huán)保中培育成能降解工業(yè)污染物的微生物,，在食品工業(yè)中利用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)酶、氨基酸,、維生素制品,。
但是，生物技術(shù)在中藥中的應(yīng)用還十分局限,，除了在細(xì)胞工程和發(fā)酵工程方面有一定進(jìn)展以外,，基因工程剛剛起步，而酶工程和蛋白質(zhì)工程尚未涉及,。因此,，加強(qiáng)生物技術(shù)在中藥基礎(chǔ)和應(yīng)用中的研究顯得十分必要。
一、生物技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)有前景
二,、我國中藥生物技術(shù)的發(fā)展過程和研究內(nèi)容
三,、中藥生物技術(shù)研究今后發(fā)展方向
四、我國中藥生物技術(shù)研究的組織和實(shí)施
一,、生物技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)有前景
1.我國中藥資源和生產(chǎn)概況
雖然我國中藥資源豐富,，達(dá)12807種。其中植物有11146種,，動(dòng)物有1581種,，礦物有80種，但它們的蘊(yùn)藏量是有限的,。盲目挖掘捕獵,，不僅使野生資源日益減少，造成全國經(jīng)常使用的400余種藥材每年有20%的短缺,，而且嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境,，使人類遭受到巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。人工栽培品種又面臨著品質(zhì)退化,、農(nóng)藥污染和種子帶病等問題,，嚴(yán)重影響了對藥材品質(zhì)的保證和控制,。
中藥的“古老性”和“復(fù)雜性”使得我國中藥生產(chǎn)加工總體上仍處于與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)狀態(tài),。因此除了制定有關(guān)政策法律保護(hù)占我國藥材市場80%供應(yīng)量的野生資源以外,，還必須找到切實(shí)可行的新技術(shù)途徑徹底改變我國中藥生產(chǎn)的落后面貌。此外,，通過生物技術(shù)還可以在中藥這一醫(yī)藥寶庫中發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)具有新結(jié)構(gòu)的有效成分,，因此中藥生物技術(shù)對發(fā)展我國中醫(yī)藥事業(yè)更具重要性。
2.生物技術(shù)在中藥生產(chǎn)中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式比較,，應(yīng)用生物技術(shù)進(jìn)行中藥生產(chǎn)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
(1)藥材(或有效成分)的生產(chǎn)可以在人為控制條件下進(jìn)行,，通過操作培養(yǎng)條件和培養(yǎng)方式極大地提高生產(chǎn)率。
(2)培養(yǎng)是在無菌條件下進(jìn)行的,，因此可以排除病菌和蟲害的侵?jǐn)_,，嚴(yán)格控制藥材質(zhì)量。
(3)可以進(jìn)行特定的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng),，大規(guī)模生產(chǎn)我們需要的有效成分,。
(4)通過對有效成分合成路線進(jìn)行遺傳操縱,，提高所需物質(zhì)的產(chǎn)量,。
(5)通過加入或刪除基因而改變加藥材的遺傳特性。
二,、我國中藥生物技術(shù)的發(fā)展過程和研究內(nèi)容
1.發(fā)展過程
(1)從中國科學(xué)院上海植物生理研究所羅士韋教授在六十年代進(jìn)行的人參組織培養(yǎng)到1983年全國第一次藥用植物組織培養(yǎng)討論會(huì)上,，全國約有30多個(gè)單位，100余人從事中藥的組織培養(yǎng)研究，其中以廣西藥物所的羅漢果快速繁殖,，山東大學(xué)生物系與荷澤地區(qū)中藥材試驗(yàn)站的懷地黃去病毒研究和中國藥科大學(xué)人參工業(yè)化生產(chǎn)的中間試驗(yàn)為代表性的研究成果,。同時(shí)，我國第一本有關(guān)專著“植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)”也由中國科學(xué)院上海植物生理研究所細(xì)胞室編譯出版(1978年),，這對我國中藥生物技術(shù)的研究起到很大的推動(dòng)作用,。
(2)從1983年起，我國中藥生物技術(shù)的研究進(jìn)入一個(gè)發(fā)展期,，全國從事中藥組織和細(xì)胞培養(yǎng)的研究單位和人員比1983年增加近一倍,。其中以中國科學(xué)院植物研究所和化學(xué)冶金研究所的紫草大規(guī)模培養(yǎng)，華中理工大學(xué)的紅豆杉大規(guī)模培養(yǎng)和上海中醫(yī)藥大學(xué)的黃芪毛狀根大規(guī)模培養(yǎng)為代表性研究成果,。這時(shí)期的特點(diǎn)是更多的單位進(jìn)行懸浮細(xì)胞培養(yǎng)的研究,，特別是大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)的探索，以求盡快將這一技術(shù)推向工業(yè)化生產(chǎn),。1986年我國第一本與中藥生物技術(shù)有關(guān)的專著“藥用植物組織培養(yǎng)”問世,，對我國有關(guān)研究起到一定的促進(jìn)作用。
(3)進(jìn)入九十年代以后,，我國中藥生物技術(shù)研究進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期,。這時(shí)期的主要特點(diǎn)是開始進(jìn)行中藥生物技術(shù)更新內(nèi)容的探索，如水蛭素,、黃芪毛狀根等基因工程的研究,。
2.主要研究內(nèi)容
(1)外植體培養(yǎng)和試管繁殖
從60年代開始的我國中藥離體培養(yǎng)和試管繁殖研究，到目前為止已有100多種藥用植物經(jīng)離體培養(yǎng)獲得試管植株,。其中有的還利用試管繁殖技術(shù)生產(chǎn)用于栽培種植的藥材,，如苦丁茶、蘆薈,、懷地黃,、枸杞、金線蓮等,。寧夏農(nóng)林科學(xué)院枸杞研究所利用試管繁殖與嫩枝扦插相結(jié)合的繁殖方法繁殖枸杞新品種“寧杞1號”和“寧杞2號”苗木一百多萬株,，加速了該品種的推廣。
(2)液體培養(yǎng)和大規(guī)模生產(chǎn)
我國科學(xué)工作者已經(jīng)建立了三七,、三分三,、人參、西洋參,、三尖杉,、紫草、洋地黃,、長春花,、丹參、紅豆杉等十幾種藥用植物的液體培養(yǎng)系統(tǒng)，經(jīng)過對培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件的操作已使有效成分達(dá)到或超過原植株,。在此基礎(chǔ)上,，并對長春花、三七,、三分三,、人參、紫草,、紅豆杉等進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)的探索,。中國藥科大學(xué)組培室進(jìn)行了人參的10升體積的大規(guī)模培養(yǎng)并對其培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行化學(xué)成分(皂甙，灰分,，金屬離子,，氨基酸)和藥理活性(急性毒性，鎮(zhèn)靜作用,，抗疲勞作用,，抗高溫作用，吞噬機(jī)能)比較分析,，結(jié)果與種植人參無明顯差異,，目前已作為美容保健品投放市場，這是我國中藥生物技術(shù)產(chǎn)物第一個(gè)商品化的例子,。
(3)毛狀根培養(yǎng)和增殖技術(shù)
已在甘草,、丹參、黃芪,、青蒿等多種中藥建立了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化器官培養(yǎng)系統(tǒng),，進(jìn)一步拓寬了生物技術(shù)在中藥中應(yīng)用的范圍。我們對黃芪毛狀根的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)和化學(xué)成分與藥理活性進(jìn)行了深入的研究并獲得可喜成績,。在3,、5和10L培養(yǎng)容器中成功地培養(yǎng)了黃芪毛狀根，經(jīng)過21天培養(yǎng)產(chǎn)量可達(dá)10g干重/L,，并證實(shí)黃芪毛狀根具有增強(qiáng)動(dòng)物免疫功能,，促進(jìn)骨髓造血，抗自由基,，改善記憶和抗衰老,、保護(hù)腎功能等作用，其作用的效價(jià)基本上與藥用黃芪類似,。黃芪毛狀根中皂甙,、黃酮、多糖,、氨基酸等含量類似于藥用黃芪,，而且粗皂甙和可溶性多糖含量稍高于藥用黃芪,。丹參毛狀根的研究也證實(shí)七種丹參酮化合物不僅存在于毛狀根組織中,，約40%分泌到培養(yǎng)基中,，而且丹參毛狀根也具有形成水溶性酚酸類化合物的能力，其中丹酚酸A的含量是原植物的2.7倍,。
(4)基因工程研究
水蛙素和黃芪毛狀根基因工程研究,，使我國中藥生物技術(shù)的研究進(jìn)入更高層次，目前已獲得多項(xiàng)階段性研究成果,。其中,，在水蛭素Ⅲ(HV3)基因的合成、克隆,、鑒定與表達(dá)方面取得了一定的進(jìn)展,。HV3分泌表達(dá)質(zhì)粒PKSH在大腸桿菌中表達(dá)以后，表達(dá)產(chǎn)物分泌到細(xì)胞膜間質(zhì)中,，其抗血凝酶生物活性為10-14ATU/ml培養(yǎng)液,。我們也從黃芪毛狀根cDNA文庫中分離出一種葡萄糖甙轉(zhuǎn)移酶基因，確定了它的核苷酸順序,，并在大腸桿菌中表達(dá),。此外，還有人研究了杜松烯合成酶基因在青蒿毛狀根中的轉(zhuǎn)移和表達(dá),。
三,、中藥生物技術(shù)研究今后發(fā)展方向
1.繼續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)條件的研究
無論是中藥的試管植物還是培養(yǎng)細(xì)胞或器官都應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該在今后的研究中每幾年推出一種商品投入市場,，以保持生物技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的重要作用,。
試管繁殖是中藥生物技術(shù)中一個(gè)成熟的方法，今后試管植物應(yīng)選擇珍稀頻危的野生資源為主,，不僅保持自然界生物多樣性向人們提供豐富的基因,，而且也可以改進(jìn)市場藥材的供應(yīng)和提高藥材的品質(zhì)。對于種植藥材,，也可以通過試管繁殖途徑去除病毒和改善品質(zhì),。從國外引進(jìn)藥材品種時(shí)，我們也可以通過這種方法加以增殖,，在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)大種植面積,，滿足市場需求。
懸浮培養(yǎng)細(xì)胞或器官是考慮工業(yè)生產(chǎn)的另一個(gè)重要內(nèi)容,，目前雖有一些成功的例子,，但離開形成真正的工業(yè)化生產(chǎn)還有一些問題要解決。提高生產(chǎn)率和降低成本的關(guān)鍵是提高有效物質(zhì)的含量,。通過篩選高產(chǎn)細(xì)胞株系,、改進(jìn)培養(yǎng)技術(shù),、選擇適合的培養(yǎng)基和生物反應(yīng)器是今后研究的重要內(nèi)容，特別是轉(zhuǎn)化器官的培養(yǎng),，已成為繼細(xì)胞培養(yǎng)后又一非常有希望的培養(yǎng)系統(tǒng),，不僅開拓了生物技術(shù)的研究內(nèi)容，而且要以合成在特定器官中形成的有效物質(zhì),。在黃芪和丹參毛狀根培養(yǎng)研究中取得的成果,，將是我國繼人參培養(yǎng)細(xì)胞后又一可以盡快推向市場的藥材商品。
2.加強(qiáng)次生物質(zhì)代謝途徑調(diào)節(jié)的研究
大部分中藥中含有的次生代謝產(chǎn)物是其藥理作用的物質(zhì)基礎(chǔ),，因此加強(qiáng)次生物質(zhì)代謝途徑調(diào)節(jié)的研究顯得非常重要,。在弄清復(fù)雜的次生代謝途徑后，可以在人工培養(yǎng)過程中通過加入有效的代謝中間產(chǎn)物,、促進(jìn)劑或抑制劑增加有效成分的含量,。另外，我們也可以通過純化關(guān)鍵酶對代謝途徑進(jìn)行遺傳操作,，從而加強(qiáng)我們需要代謝途徑獲得較多的有效成分,，或是終止我們不需要的代謝途徑去除或減少不必需的或有毒的成分，由此衍生出的“代謝基因工程”將是基因工程下一個(gè)重要的研究目標(biāo),。與初生代謝比較,，次生代謝途徑研究的困難較大，這是因?yàn)榇紊x途徑復(fù)雜,，產(chǎn)物數(shù)量少甚至不穩(wěn)定和只存在于特定部位,。建立有效的研究方法是加強(qiáng)這一研究的先決條件，如代謝中間產(chǎn)物微量的快速測定,，多酶系統(tǒng)作用研究和細(xì)胞特異部位分離方法等,。
3.重視“培養(yǎng)藥材”的藥理毒理研究
我們姑且將經(jīng)過人工培養(yǎng)(不是栽培)獲得的整、部分或有效成分,，稱之為“培養(yǎng)藥材”,。“培養(yǎng)藥材”在培養(yǎng)過程中往往會(huì)發(fā)生多種變異，因而除了進(jìn)行化學(xué)分析以外,，以其進(jìn)行藥理和毒理實(shí)驗(yàn),，是中藥生物技術(shù)應(yīng)用的重要前提，同時(shí)也是進(jìn)入市場成為商品不可缺少的基本環(huán)節(jié),。過去在非醫(yī)藥部門所進(jìn)行的研究,，往往只是進(jìn)行到獲得“培養(yǎng)藥材”為止，而它們的藥理和毒理實(shí)驗(yàn)僅有條件或根本沒有進(jìn)行,，因而實(shí)驗(yàn)結(jié)果很難具有說服力,。加強(qiáng)合作研究，特別是和藥理與臨床部門合作進(jìn)行,，是中藥生物技術(shù)長鏈中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),。我國也有較為成功的例子,，如我們關(guān)于黃芪毛狀根和中國藥科大學(xué)組培室關(guān)于人參培養(yǎng)細(xì)胞的工作。
4.開展動(dòng)物藥材生物技術(shù)的探索
由于中藥中87%為藥用植物,，因而在研究初期主要進(jìn)行藥用植物生物技術(shù)研究也就不足為奇了,。而動(dòng)物藥材中，有些是禁止捕獵的野生動(dòng)物如虎,、海馬,、穿山甲,、熊,、麝、犀牛等的器官,，而它們又是中藥中不可少或不可替代的部分,。除了已開展的人工養(yǎng)殖、活體取物和尋找代用品以外,，如何利用生物技術(shù)生產(chǎn)這些器官或它們的有效成為將成為中藥生物技術(shù)的重要研究內(nèi)容,，可惜到目前為止還未見到這方面成功的報(bào)導(dǎo)。
四,、我國中藥生物技術(shù)研究的組織和實(shí)施
1.提高對開展中藥生物技術(shù)研究重要性的認(rèn)識(shí),，應(yīng)該與中藥(復(fù)方)作用機(jī)理和藥劑研究同列為振興中藥研究的三個(gè)重要內(nèi)容。
2.增加對中藥生物技術(shù)的投資力度,，在攀登,、攻關(guān)、863,、自然科學(xué)研究基金,、地方、企業(yè)等不同層次上設(shè)立專項(xiàng)研究基金,，以支持中藥生物技術(shù)研究,。
3.由有關(guān)部門組織制定中藥生物技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的規(guī)劃，在不同時(shí)期推出相應(yīng)產(chǎn)品投放市場,，以推動(dòng)中藥現(xiàn)代化研究,。
4.在有基礎(chǔ)有條件的研究單位建立中藥生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室或研究中心，開展示范研究,，以補(bǔ)充我國目前缺少的專業(yè)研究內(nèi)容,。
5.在國家生物技術(shù)學(xué)會(huì)中建立中藥生物技術(shù)專業(yè)委員會(huì)，以示對這一研究的重視,。
總之,，生物技術(shù)的興起為開展中藥生產(chǎn)和研究提供了良好的機(jī)會(huì)和方法，因?yàn)閼?yīng)用生物技術(shù)不僅可以保存和繁殖珍稀頻危的野生資源,，大量生產(chǎn)高質(zhì)量的常用藥材,，擴(kuò)增臨床上急需的數(shù)量稀微而又有價(jià)值的新結(jié)構(gòu),，而且還可以增加或減少中藥的遺傳成分從而創(chuàng)造新一代的“轉(zhuǎn)基因藥材”。重視和加強(qiáng)中藥生物技術(shù)研究是我國中藥現(xiàn)代化的迫切需求,。
