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马延和:中草药有效天然成分的重组细胞合成的意义

202012/1218:17
2020-12-1218:17
来源: 中国名牌网

马延和:中草药有效天然成分的重组细胞合成的意义

核心提示: 天津市政协副主席、中国科学院天津工业生物研究所所长马延和表示,随着合成生物学技术的不断发展,坚信有朝一日利用此方法还能够高通量、多靶点来合成复制复方中药的完整体系。

  本网讯   12月12日,由中国食品药品企业质量安全促进会主办的首届中国大健康产业(横琴)论坛在珠海横琴新区成功举办。国家市场监督管理部门、珠海市(横琴区)等政府主管部门负责人以及多位知名食品药品企业负责人出席此次活动,与行业专家、品牌企业代表汇聚一堂,共同探讨大健康产业在“一带一路”倡议中的非洲机会。天津市政协副主席、中国科学院天津工业生物研究所所长马延和出席论坛并发言。以下为发言实录:

  中医中药素有“医药不分家”之说,无论多么高明的中医若无好药支撑,一切都是枉然;在天然药物和传统医药受到各国政府普遍关注和重视的今天,以天然动、植物药为主导的中药却陷入了非常尴尬的境地,安全性、品质和标准遭质疑;中国大陆中草药仅占全球草药销量的2%,日本则以90%占全球第一,全球5000余种中成药中国大陆生产的没有一个品种进入国际主流医药市场。

  这里面除了文化背景和理念的差异,还有东西方药物体系的不一致,主流的药物体系以化学药和生物药为主导,其有效成分明确和单一,而面对中药复杂和庞大的成份系统,几乎不可能完全按照化学药和生物药的标准评价复方中药包括单味药。东西方天然药物学家在对有明显疗效的天然药物研究中惊喜地发现,天然药物中也大量存在着有着单一成分的结构物质,具有明显的功能性,如全球公认的治疗肿瘤的药物“紫杉醇”就是来自于红豆杉植物中的有效成分,还有抗疟疾药物青蒿素就是草药青蒿中提取的倍半萜内酯药物。由于中药的许多单一有效成分存在于珍稀动植物中,且含量低(100千克红豆杉中仅能获得1.5克左右的紫杉醇),加上环境的污染,农药化肥使用不规范等困扰,如何在安全、有效、高效、不依赖环境的情况下,制备中药有效成分成为全球天然药物学家的共同梦想,合成生物学的出现为中药有效成分的制造提供了新的路径。

  2010年12月,Nature杂志和Science杂志共同将合成生物列为“将改变世界的十大新技术之一”。合成生物作为后基因组时代生命科学研究的重要领域,是生命科学和生物技术在分子生物学和基因工程水平的延伸,合成生物学将工程学思想应用于生物学研究中,通过生物工程设计创造和改造现有生物,在生物信息、加工化合物、制造新材料、能源、食品、药物以及应对环境污染等方面发挥作用。合成生物技术的出现为人类的未来将产生深远的影响。

  如天然药物合成生物学利用基因组学对需要获得的组份进行发掘和表征,通过设计在底盘细胞中装配与集成,重建生物合成途径和代谢网络,从而实现药用活性成份定向、高效的异源性合成。也就是把所需要的天然药物成份设计后用“超级生产菌”发酵就可以大量获得所需化合物,可以解决植物来源的天然药物研究引发的环境、土地、资源等一系列问题。

  天然药物是指动物、植物、微生物和矿物质等来自然界有药理活性的天然产物,包括一部分中药及一部分西药。中药则是指在中医理论指导下使用的药物及其配方、制成品。天然药物在一定程度上和中药重叠,但天然药物并不等同中药。其根本差异就是天然药物的基本单位———化合物分子乃由动物、植物、微生物合成。中药则是依据中医理论基础对药物进行研究开发,往往是单一和多组份,并且强调多种组份的协调机制。从来源而言中药材又都是来源于天然药物。

  基于合成生物学的理念,创建人工细胞工厂发酵生产中草药有效天然产物是未来中草药获取的重要方式和方法。利用酿酒酵母酿造啤酒的类似原理,通过发酵生产中草药天然产物具有生产周期短、不受季节和原料供应的限制,发酵产物单一、易于分离纯化等优点,很容易实现标准化、规模化生产。

  随着合成生物学技术的不断发展,坚信有朝一日利用此方法还能够高通量、多靶点来合成复制复方中药的完整体系。

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